擺線推進(jìn)器與船體相互配合水動(dòng)力性能CFD方法研究.pdf

1、海洋工程裝備是開發(fā)、利用和保護(hù)海洋所使用的各類裝備的總稱，是海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提和基礎(chǔ);高技術(shù)船舶具有技術(shù)復(fù)雜度高、價(jià)值高的特點(diǎn)，是推動(dòng)我國造船產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向。海洋工程裝備和高技術(shù)船舶處于海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，推動(dòng)海洋工程裝備和高技術(shù)船舶發(fā)展，是促進(jìn)我國船舶工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)型升級(jí)、加快我國世界造船強(qiáng)國建設(shè)步伐的必然要求，對(duì)維護(hù)國家海洋權(quán)益、加快海洋開發(fā)、保障戰(zhàn)略運(yùn)輸安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長、增加勞動(dòng)力就業(yè)具有戰(zhàn)略意義。

2、　　目前，螺旋槳是海洋工程裝備中普遍使用的船舶推進(jìn)器裝備。船舶在低速航行時(shí)，操控性能下降顯著。其原因是船舵產(chǎn)生的橫向力的大小與船舶航速有關(guān)，在船只經(jīng)過海峽、返回港口或與其它船只靠近時(shí)都只能低速航行，導(dǎo)致此時(shí)船舵產(chǎn)生的橫向力變小，船舶操控性下降。擺線推進(jìn)器與螺旋槳相比，本質(zhì)的區(qū)別在于推力方向與推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置不同:螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸與推力方向相同，而擺線推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)軸與推力方向則互相垂直。推力大小由推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)速度決定，推力方向由葉片角度

3、決定。擺線推進(jìn)器并不存在主要的推力方向，從而彌補(bǔ)了螺旋槳的缺陷。
　　本文介紹擺線推進(jìn)器的工作原理，研究擺線推進(jìn)器水動(dòng)力性能的相關(guān)參數(shù)，依據(jù)福伊特公司的擺線推進(jìn)器為參考，設(shè)計(jì)了新的擺線推進(jìn)器葉片和推進(jìn)器參數(shù)，通過fluent軟件進(jìn)行了該擺線推進(jìn)器敞水性能CFD計(jì)算，與《擺線推進(jìn)器的理論計(jì)算方法》模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比證明計(jì)算結(jié)果的有效性:參考法國某拖輪設(shè)計(jì)了一個(gè)適合于擺線推進(jìn)器的拖輪線型，利用fluent進(jìn)行建模和計(jì)算，研究了該船型的阻

4、力特性，并給出了阻力性能曲線和推進(jìn)器盤面處的伴流場分布，為其自航試驗(yàn)和分析做準(zhǔn)備;針對(duì)上文的擺線推進(jìn)器和拖輪線型，進(jìn)行了自航試驗(yàn)數(shù)值模擬，分析其船槳配合推進(jìn)性能，給出該船型推力減額、伴流分?jǐn)?shù)以及船身效率和相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率等特性，為擺線推進(jìn)器船型的進(jìn)一步研究提供了重要的理論和數(shù)據(jù)依據(jù)。本文的創(chuàng)新點(diǎn)有以下三點(diǎn):
　　(1)在分析擺線推進(jìn)器工作原理基礎(chǔ)上，參考已有擺線推進(jìn)器基本形式，設(shè)計(jì)了一個(gè)新的擺線推進(jìn)器（包括葉片和推進(jìn)器參數(shù)等），并進(jìn)行

5、了CFD建模和計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明具有較優(yōu)的敞水性能，其推力系數(shù)和敞水效率都高于《擺線推進(jìn)器的理論計(jì)算方法》模型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果;
　　(2)以法國某拖輪為母型船，設(shè)計(jì)了一條適合于安裝擺線推進(jìn)器的拖輪線型，進(jìn)行了CFD建模與計(jì)算，獲得了阻力特性曲線;
　　(3)首次進(jìn)行擺線推進(jìn)船型自航數(shù)模試驗(yàn)，研究了數(shù)模自航試驗(yàn)方法，給出了自航試驗(yàn)推進(jìn)性能曲線，伴流分?jǐn)?shù)、推力減額分?jǐn)?shù)、船身效率以及相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率等特性。為擺線推進(jìn)器船型的進(jìn)一步研究打下