船用復合材料螺旋槳性能預報及優(yōu)化設計.pdf

1、近年來,復合材料船用螺旋槳作為一種新型推進器,由于其優(yōu)良的聲學性能,較輕的槳葉質(zhì)量以及獨特的可設計性,得到了軍事與民用船艇領域的重視。但是復合材料螺旋槳工作時變形較大,對水動力性能的影響不可忽略,因此考慮槳葉變形影響的性能分析和結(jié)構(gòu)設計是目前研究的熱點和難點。之前的研究對象局限于單向纖維復合材料螺旋槳,對編織纖維復合材料螺旋槳的研究較少,且缺少對纖維體積分數(shù)的影響研究和對性能預報方法的介紹。
　　本文通過分析編織纖維復合材料螺旋槳

2、的結(jié)構(gòu)特點,結(jié)合螺旋槳性能預報的升力面方法和復合材料結(jié)構(gòu)有限元分析方法,完成了復合材料螺旋槳的參數(shù)化建模和水動力性能預報的工具開發(fā)。并在此基礎上結(jié)合螺旋槳設計理論,采用三級結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法,實現(xiàn)了復合材料螺旋槳的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。具體內(nèi)容如下:
　　詳細介紹了復合材料螺旋槳的建模方法,并與試驗結(jié)果進行了對比,證明了方法的有效性。通過對編織復合材料螺旋槳的結(jié)構(gòu)特點進行分析,揭示了編織纖維復合材料螺旋槳與傳統(tǒng)金屬螺旋槳和單向纖維復合材料螺

3、旋槳的差異,表明編織纖維復合材料螺旋槳在水動力性能預報時,槳葉變形不可忽略。
　　使用MATLAB編程,開發(fā)了VLM/FEM復合材料螺旋槳的敞水性能預報工具,且對該工具的開發(fā)流程和方法進行了詳細介紹,并藉由該工具對某復合材料螺旋槳進行驗證分析,通過比較計算結(jié)果證明其準確性。
　　基于開發(fā)的性能預報工具,對編織復合材料螺旋槳采用三級結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法,先優(yōu)化槳葉鋪層角度,再優(yōu)化槳葉體積分數(shù),最后使用預變形設計,最終完成了對槳葉水