擺線推進器與船體相互配合水動力性能CFD方法研究.pdf

1、海洋工程裝備是開發(fā)、利用和保護海洋所使用的各類裝備的總稱，是海洋經(jīng)濟發(fā)展的前提和基礎(chǔ);高技術(shù)船舶具有技術(shù)復(fù)雜度高、價值高的特點，是推動我國造船產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向。海洋工程裝備和高技術(shù)船舶處于海洋經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，推動海洋工程裝備和高技術(shù)船舶發(fā)展，是促進我國船舶工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)型升級、加快我國世界造船強國建設(shè)步伐的必然要求，對維護國家海洋權(quán)益、加快海洋開發(fā)、保障戰(zhàn)略運輸安全、促進國民經(jīng)濟持續(xù)增長、增加勞動力就業(yè)具有戰(zhàn)略意義。

2、　　目前，螺旋槳是海洋工程裝備中普遍使用的船舶推進器裝備。船舶在低速航行時，操控性能下降顯著。其原因是船舵產(chǎn)生的橫向力的大小與船舶航速有關(guān)，在船只經(jīng)過海峽、返回港口或與其它船只靠近時都只能低速航行，導(dǎo)致此時船舵產(chǎn)生的橫向力變小，船舶操控性下降。擺線推進器與螺旋槳相比，本質(zhì)的區(qū)別在于推力方向與推進器旋轉(zhuǎn)軸的相對位置不同:螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸與推力方向相同，而擺線推進器的旋轉(zhuǎn)軸與推力方向則互相垂直。推力大小由推進器旋轉(zhuǎn)速度決定，推力方向由葉片角度

3、決定。擺線推進器并不存在主要的推力方向，從而彌補了螺旋槳的缺陷。
　　本文介紹擺線推進器的工作原理，研究擺線推進器水動力性能的相關(guān)參數(shù)，依據(jù)福伊特公司的擺線推進器為參考，設(shè)計了新的擺線推進器葉片和推進器參數(shù)，通過fluent軟件進行了該擺線推進器敞水性能CFD計算，與《擺線推進器的理論計算方法》模型實驗結(jié)果對比證明計算結(jié)果的有效性:參考法國某拖輪設(shè)計了一個適合于擺線推進器的拖輪線型，利用fluent進行建模和計算，研究了該船型的阻

4、力特性，并給出了阻力性能曲線和推進器盤面處的伴流場分布，為其自航試驗和分析做準備;針對上文的擺線推進器和拖輪線型，進行了自航試驗數(shù)值模擬，分析其船槳配合推進性能，給出該船型推力減額、伴流分數(shù)以及船身效率和相對旋轉(zhuǎn)效率等特性，為擺線推進器船型的進一步研究提供了重要的理論和數(shù)據(jù)依據(jù)。本文的創(chuàng)新點有以下三點:
　　(1)在分析擺線推進器工作原理基礎(chǔ)上，參考已有擺線推進器基本形式，設(shè)計了一個新的擺線推進器（包括葉片和推進器參數(shù)等），并進行

5、了CFD建模和計算，計算結(jié)果表明具有較優(yōu)的敞水性能，其推力系數(shù)和敞水效率都高于《擺線推進器的理論計算方法》模型實驗的結(jié)果;
　　(2)以法國某拖輪為母型船，設(shè)計了一條適合于安裝擺線推進器的拖輪線型，進行了CFD建模與計算，獲得了阻力特性曲線;
　　(3)首次進行擺線推進船型自航數(shù)模試驗，研究了數(shù)模自航試驗方法，給出了自航試驗推進性能曲線，伴流分數(shù)、推力減額分數(shù)、船身效率以及相對旋轉(zhuǎn)效率等特性。為擺線推進器船型的進一步研究打下