大側(cè)斜螺旋漿的設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、在船尾非均勻流場(chǎng)中尤其是尾流極不均勻的流場(chǎng)中工作的螺旋槳,常常由于船后流場(chǎng)的非均勻性,槳葉上產(chǎn)生周期性變化力。大側(cè)斜螺旋槳作為一種有別于常規(guī)螺旋槳的船舶推進(jìn)器,它往往可以通過與伴流場(chǎng)的“失配”來減小這一現(xiàn)象所產(chǎn)生的危害。本文基于大側(cè)斜螺旋槳的這一特點(diǎn),開展了大側(cè)斜螺旋槳設(shè)計(jì)方法的研究。
　　 首先本文在經(jīng)典的升力線理論基礎(chǔ)上,采用理論方法研究了計(jì)入縱傾與側(cè)斜的影響,推導(dǎo)了渦系在計(jì)入縱傾與側(cè)斜的升力線上的誘導(dǎo)速度積分公式。為了避免

2、無窮積分,采用了離散渦分布的數(shù)值計(jì)算方法求解誘導(dǎo)速度。實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明本方法是可靠與有效的,在螺旋槳最佳環(huán)量分布的求解方面也是可靠的。針對(duì)螺旋槳最佳環(huán)量分布的求解分別建立了兩種數(shù)值計(jì)算方法,計(jì)算結(jié)果表明縱傾與側(cè)斜對(duì)螺旋槳的最佳環(huán)量分布有一定的影響,但影響不是很大。另外,縱傾與側(cè)斜對(duì)螺旋槳的誘導(dǎo)速度影響較大,尤其是側(cè)斜分布對(duì)軸向誘導(dǎo)速度的影響趨勢(shì)與其對(duì)切向誘導(dǎo)速度的影響趨勢(shì)是相反的。
　　 本文重點(diǎn)介紹了螺旋槳的升力面設(shè)計(jì)方法。采

3、用離散渦格法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,在確定拱弧面的方法中采用了Kerwin提出的修改拱弧面的方法,介紹了考慮導(dǎo)邊吸力及粘性影響的螺旋槳水動(dòng)力的計(jì)算。
　　 然后針對(duì)非均勻流場(chǎng)的特點(diǎn),將大側(cè)斜螺旋槳設(shè)計(jì)主要分成伴流場(chǎng)的諧調(diào)分析、升力線初始設(shè)計(jì)、升力面設(shè)計(jì)、面元法預(yù)報(bào)定常水動(dòng)力性能以及側(cè)斜分布的優(yōu)化設(shè)計(jì)?？紤]到大側(cè)斜螺旋槳設(shè)計(jì)與常規(guī)螺旋槳設(shè)計(jì)的不同,提出了大側(cè)斜螺旋的強(qiáng)度估算方法,并且分析了縱傾與側(cè)斜對(duì)螺旋槳應(yīng)力分布的影響,為大側(cè)斜螺旋槳縱傾

4、分布的選擇與側(cè)斜分布提供了一些依據(jù)。
　　 提出了大側(cè)斜螺旋槳側(cè)斜分布的優(yōu)化方法。引入智能化領(lǐng)域中的粒子群優(yōu)化(PSO)算法結(jié)合非定常面元法預(yù)報(bào)螺旋槳水動(dòng)力性能方法及傅里葉分析方法,對(duì)螺旋槳的側(cè)斜分布進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后的螺旋槳主槳葉的非定常推力主要脈動(dòng)幅值得到減小。表明該方法能通過改變螺旋槳側(cè)斜分布有效地改善非均勻流場(chǎng)中螺旋槳的性能。
　　 最后針對(duì)常規(guī)螺旋槳設(shè)計(jì)以及敞水情況下大側(cè)斜螺旋槳的設(shè)計(jì)建立了相應(yīng)的算例,對(duì)已有的螺