重疊螺旋槳水動力性能數(shù)值研究.pdf

1、世界經(jīng)濟的增長導致海運的繁榮，能源緊缺和環(huán)境污染問題的日益嚴峻使得船舶節(jié)能減排技術逐漸備受關注，也促使了各類高效特種推進器的發(fā)展。重疊螺旋槳作為新型特種推進器的一種，通過合理的布置與設計兩個螺旋槳，可充分利用船后舭渦旋轉(zhuǎn)能量，具有節(jié)能潛力，尤其適用于豐滿肥大U型尾船舶。本文采用數(shù)值計算手段，對重疊螺旋槳的水動力性能及其影響因素展開研究，并結(jié)合實例完成重疊槳與常規(guī)單槳推進性能的比較，以期進一步揭示重疊螺旋槳的節(jié)能機理，為其應用推廣提供技術

2、基礎。主要研究內(nèi)容包括：
　　本文采用ICEM建立螺旋槳三維模型和計算網(wǎng)格，采用Fluent軟件進行螺旋槳水動力性能數(shù)值計算，采用CFD-POST進行數(shù)值結(jié)果后處理。為驗證所采用數(shù)值計算方法的有效性及計算精度，首先對DTMB P4119槳的敞水性能進行了數(shù)值模擬，并與試驗值進行比較，結(jié)果表明在所比較的工況變化范圍內(nèi)，數(shù)值計算結(jié)果與實測結(jié)果具有很好的一致性，且能給出更多的流場精細結(jié)構。
　　采用兩只P4119槳組成的重疊螺旋槳

3、系統(tǒng)為例，重點討論了布置組合參數(shù)（軸間距L、縱傾角θ和葉錯角ψ）對其水動力性能的影響。研究結(jié)果表明：（1）由于存在重疊區(qū)域，前后槳互相干擾，兩槳水動力性能均不同于單槳性能，其差異隨軸間距的變化而變化，且后槳的變化更為劇烈，當L=0.75D時兩槳的負荷基本相當；（2）不同軸間距下，前后槳的水動力性能差異均隨縱傾角的增加而增加，建議在不發(fā)生碰撞的情況盡量減少前后槳的縱傾角；（3）L=0.75D，θ=0°時，隨葉錯角增加，前槳的負荷變化較小，

4、而后槳負荷顯著下降，敞水效率明顯低于前槳，建議采用葉錯角為0度時重疊槳形式。
　　為進一步揭示重疊螺旋槳利用舭渦的節(jié)能機理與效果，分別對無槳船、帶單槳船、帶重疊槳船船模自航進行了數(shù)值模擬。首先分析無槳船船后尾流場結(jié)構，在船尾橫向不同位置處考察槳盤面范圍內(nèi)周向流動大?。寒敇P面置于船尾中部時，槳盤面切向速度大致左右對稱；當槳盤面置于舭渦中心處時，切向速度左右非對稱，體現(xiàn)出明顯的預旋效應。將重疊槳布置在舭渦中心處，且其旋向與舭渦方向相