全回轉調距導管槳水動力特性及精細流場分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、我國擁有豐富的海洋漁業(yè)資源、天燃氣資源、石油資源以及廣袤的島礁資源,對海洋的利用逐步由海洋運輸轉變?yōu)楹Q筚Y源的開發(fā),這就對船舶、海洋平臺以及半潛平臺自身的航行、操作、動力定位等性能提出了更高的要求。全回轉推進器其推進和操縱性能的優(yōu)劣,對船舶進行原地回轉、橫向移動、急停、倒車、拖航等運動時影響最為劇烈。對全回轉調距導管槳水動力特性及精細流場的分析,對改善船舶的推進性及操縱性具有重要意義,也為工程實際中全回轉調距導管槳的設計與優(yōu)化提供一定的

2、參考意義。
  本文基于Fine-Marine軟件對全回轉調距導管槳進行實尺度的數(shù)值模擬,分別考慮導管螺旋槳在敞水和船尾工作時,在不同螺距比、不同回轉角度情況下的水動力特性以及流場情況,主要的研究工作和分析結果如下:
  (1)對研究成熟、資料全面的No.19A+Ka系列導管螺旋槳的水動力性能進行模擬驗證。在相同進速系數(shù)下,計算結果與試驗結果對比,平均誤差為2.342%,最大誤差為4.3%,不超過5%,在誤差允許范圍內(nèi),因此

3、本文研究所選用的計算模型與方法具有可行性。
 ?。?)建立全回轉調距導管槳計算模型,運用模糊綜合評判法對螺距比P/D=1.0的全回轉調距導管槳分別在葉梢間隙C為6mm、10mm、14mm、18mm時的水動力性能進行評價,綜合考慮總推進效率,總推力系數(shù),導管推力系數(shù)以及加工制造的難易程度四個主要因素,選出最佳的葉梢間隙值C=14mm。
 ?。?)本文對敞水條件下的全回轉調距導管槳水動力性能進行預報,在進速范圍內(nèi),不同螺距比的調

4、距導管槳其水動力特征參數(shù)分布規(guī)律相似,且隨著螺旋槳螺距比的增大,其特征參數(shù)的最大峰值以較大幅度提升。同時,對比分析了不同螺距螺旋槳的盤面壓力分布和速度分布,隨著進速系數(shù)的增大,葉面的正壓逐漸減小,葉背的負壓也逐漸減??;葉面處的速度線主要集中在葉梢區(qū)域,沿葉梢區(qū)域逐步向內(nèi)擴散,葉背處的速度線集中在葉背邊緣區(qū)域,從葉背逐步向外擴散,在同一螺距比條件下,進速系數(shù)越大,葉背處的速度線分布越均勻。
 ?。?)驗證分析船后調距導管槳在船后無偏

5、轉時的水動力性能,螺距比P/D=0.6~P/D=1.4不同螺距情況下的船舶阻力都呈規(guī)律的波動,波動幅度隨著時間的增長逐漸趨緩,在t=4s時船舶阻力值基本穩(wěn)定。螺距比P/D=1.4時,其導管螺旋槳推力值達到最大,其螺旋槳推力系數(shù)、導管推力系數(shù)和螺旋槳轉矩系數(shù)均大于敞水狀態(tài)下模擬的計算值,在船體伴流的影響下,船后導管槳的推力增長值要遠大于船體阻力值。同時,精細分析各個盤面敞水和船后條件下的流場情況,敞水與船后各個剖面的速度分布情況相似,但船

6、后各個剖面的盤面速度都要大于敞水條件下的盤面速度,在槳葉附近和葉梢位置表現(xiàn)的最為明顯。
 ?。?)針對船后全回轉調距導管槳偏轉條件下水動力性能的研究,選取螺距比為P/D=1.0船后全回轉調距導管槳,對偏轉30°、60°、90°大偏轉角度下的水動力性能進行計算分析,在船后導管槳偏轉30°時,其水動力數(shù)值變化規(guī)律與敞水和船后未偏轉時變化趨勢相似;在船后導管槳偏轉60°和90°時,在中高進速區(qū),螺旋槳推力系數(shù)、螺旋槳轉矩系數(shù)、導管推力系

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