導管對轉(zhuǎn)槳的水動力優(yōu)化設(shè)計及噪聲性能分析.pdf

1、節(jié)能和環(huán)保是綠色船舶的兩個重要理念，推進器作為船舶主要能耗源和噪聲源已受到越來越多研究人員的關(guān)注。導管對轉(zhuǎn)槳結(jié)合了導管螺旋槳和對轉(zhuǎn)螺旋槳的特點，具有高效率、高推力和低噪音的優(yōu)勢，而國內(nèi)外對其性能研究還非常少。本文在一臺單轉(zhuǎn)子導管螺旋槳19A/Ka4-55的基礎(chǔ)上，根據(jù)葉柵理論設(shè)計導管對轉(zhuǎn)槳，然后利用基于粘性計算流體力學的CFX以及Lighthill聲類比有限元法的Actran軟件對導管對轉(zhuǎn)槳水動力性能以及無空化噪聲性能進行了較為系統(tǒng)的分

2、析，并與單轉(zhuǎn)子導管槳進行了對比。
　　首先，本文分別介紹了導管螺旋槳和對轉(zhuǎn)螺旋槳各自的特點以及它們組合而成的導管對轉(zhuǎn)槳幾種可行的結(jié)構(gòu)，由于導管對轉(zhuǎn)槳理論方面的研究相當稀少，本文分別概括總結(jié)了關(guān)于導管螺旋槳、對轉(zhuǎn)螺旋槳的水動力性能以及螺旋槳噪聲分析方面的研究方法以及發(fā)展趨勢。
　　其次，運用粘流計算流體力學CFD方法預報了一臺普通單轉(zhuǎn)子導管螺旋槳19A/Ka4-55的敞水性能，并與敞水實驗結(jié)果對比，進行了數(shù)值方法正確性以及網(wǎng)格

3、無關(guān)性驗證?；趯Ч軐D(zhuǎn)槳與葉輪機在形態(tài)以及內(nèi)部流動形式的相似性，在普通導管槳基礎(chǔ)上根據(jù)葉柵理論初步設(shè)計了一臺導管對轉(zhuǎn)槳，并計算其水動力性能，與單轉(zhuǎn)子導管槳進行對比。
　　再次，分析了初步設(shè)計的導管對轉(zhuǎn)槳性能不理想的原因，重新對前后槳的螺距匹配進行分析，分別采用了等出口處切向誘導速度和等加功量比兩種設(shè)計方案，通過調(diào)整轉(zhuǎn)速實現(xiàn)最佳匹配。由于導管對轉(zhuǎn)槳前后槳旋轉(zhuǎn)時周期性的相位變化，槳葉推力、轉(zhuǎn)矩周期性變化幅值大，即激振力大，于是研究了

4、不同前后槳葉數(shù)匹配對激振力的影響。
　　最后，以非定常計算得到的螺旋槳流場的時域速度場，通過傅立葉變換得到頻域噪聲源，通過Lighthill聲類比變分公式有限元法進行聲傳播計算，分別預報了均勻來流和非均勻來流下導管對轉(zhuǎn)槳和單轉(zhuǎn)子導管槳的無空泡噪聲，并進行對比及分析，研究了螺旋槳噪聲聲壓級頻譜特性，噪聲聲壓級隨距離、進速系數(shù)的變化情況，聲壓級指向性、聲源特性等特點。
　　本文主要初步研究了一種新型推進器的水動力性能設(shè)計方法以及