螺旋槳三維粘性流數(shù)值模擬研究.pdf

1、采用計算流體動力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)數(shù)值計算的手段實現(xiàn)對螺旋槳性能的精確預(yù)報,是近二十年來國內(nèi)外學(xué)者努力的目標(biāo)。隨著船舶CFD計算方法和計算能力的發(fā)展,預(yù)報精度得到不斷的提高,對螺旋槳優(yōu)化設(shè)計作用日益明顯,就這一點而言大有取代模型試驗的趨勢。尤其是三維螺旋槳粘性流計算方法,它可以精確捕捉螺旋槳周圍的流場細(xì)節(jié)包括模型試驗難以預(yù)報的螺旋槳流場,對螺旋槳的設(shè)計等等都有著重大意義。
　　本

2、文基于對粘性流場數(shù)值計算常用方法的分析,為了計算螺旋槳粘性繞流這一高雷諾數(shù)流動問題,選用求解定常的雷諾時均N-S(RANS)方程的方法。為了封閉RANS方程,選用了湍流模型確定湍流粘性系數(shù)和湍流動能,同時采用了壁函數(shù)方法處理壁面邊界。
　　采用PRO/E軟件對螺旋槳葉片進(jìn)行三維造型,應(yīng)用ANSYSY.CFX網(wǎng)格劃分軟件對螺旋槳流場進(jìn)行非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分,為提高求解精度、加快求解速度,采用了網(wǎng)格局部加密技術(shù)。
　　在計算方法上采用

3、了有限體積法進(jìn)行離散,用 SIMPLE算法求解 N-S方程,用ANSYS.CFX對三維不可壓湍流流場進(jìn)行數(shù)值模擬研究。
　　結(jié)果表明:運用RANS方程方求解螺旋槳粘流場不但能提供普通勢流方法所能提供的結(jié)果,如水動力性能、槳葉表面的負(fù)荷分布等,還能提供螺旋槳粘性流動所特有的一些重要現(xiàn)象與特征,如槳葉邊界層流動、流動的分離現(xiàn)象、槳葉所受的粘性力以及梢渦的形成與結(jié)構(gòu)、螺旋槳尾流場等,不但能從定性上而且能從定量上預(yù)報螺旋槳粘流場,為螺旋槳