基于歐拉方程的實效伴流計算.pdf

1、在現(xiàn)在的螺旋槳理論設計方法中，船舶伴流場中的螺旋槳性能是用基于勢流理論的方法估算的。然而，當用勢流理論分析螺旋槳周圍的流場時，由流體粘性引起的船體邊界層干擾的作用就被忽略了。為了避免由于勢流假設引起的不準確性，螺旋槳設計者引入了實效伴流的概念。所以，實效伴流是對基于勢流理論的螺旋槳分析方法的修正，它包含了螺旋槳和來流之間的相互影響。 實效伴流的不均勻性是引起螺旋槳空泡、振動的主要原因之一。但由于船后三維伴流場的復雜性，正確確定三

2、維實效伴流是十分困難的。因此，實效伴流的預估在螺旋槳的設計階段具有重要的工程價值。通常，獲取伴流分數(shù)的方法是進行專門的模型試驗，但是模型試驗存在著尺度效應、結果換算誤差以及資金投入大等缺點，使其應用受到一定的限制。而理論計算方法可以彌補上述試驗方法的不足，所以，數(shù)值計算方法在實效伴流場的計算中是不可缺少的。 根據(jù)流體力學基本理論知識和常用數(shù)值計算方法，本文基于勢流理論對實效伴流場進行預報。選取了不可壓縮無粘流體的歐拉運動微分方程

3、作為尾流場的控制方程，螺旋槳則用升力線理論計算。同時，為了使計算結果更具一般意義，對控制方程進行了無量綱化處理，然后給出了求解方程所需的邊界條件。 鑒于歐拉方程求解方法中存在的速度和壓力耦合問題這一計算難點，本文采用SIMPLE算法進行求解，在交錯網(wǎng)格系統(tǒng)中對歐拉方程采用有限體積法離散，將螺旋槳用體積力代替，計入動量方程的源項中以考慮螺旋槳對流場的影響。螺旋槳的誘導速度和載荷用升力線理論計算，并與流場求解程序相互迭代，計算收斂時