重疊螺旋槳水動(dòng)力性能數(shù)值研究.pdf

1、世界經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)導(dǎo)致海運(yùn)的繁榮，能源緊缺和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)峻使得船舶節(jié)能減排技術(shù)逐漸備受關(guān)注，也促使了各類(lèi)高效特種推進(jìn)器的發(fā)展。重疊螺旋槳作為新型特種推進(jìn)器的一種，通過(guò)合理的布置與設(shè)計(jì)兩個(gè)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(jì)算手段，對(duì)重疊螺旋槳的水動(dòng)力性能及其影響因素展開(kāi)研究，并結(jié)合實(shí)例完成重疊槳與常規(guī)單槳推進(jìn)性能的比較，以期進(jìn)一步揭示重疊螺旋槳的節(jié)能機(jī)理，為其應(yīng)用推廣提供技術(shù)

2、基礎(chǔ)。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　本文采用ICEM建立螺旋槳三維模型和計(jì)算網(wǎng)格，采用Fluent軟件進(jìn)行螺旋槳水動(dòng)力性能數(shù)值計(jì)算，采用CFD-POST進(jìn)行數(shù)值結(jié)果后處理。為驗(yàn)證所采用數(shù)值計(jì)算方法的有效性及計(jì)算精度，首先對(duì)DTMB P4119槳的敞水性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)值進(jìn)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(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果具有很好的一致性，且能給出更多的流場(chǎng)精細(xì)結(jié)構(gòu)。
　　采用兩只P4119槳組成的重疊螺旋槳

3、系統(tǒng)為例，重點(diǎn)討論了布置組合參數(shù)（軸間距L、縱傾角θ和葉錯(cuò)角ψ）對(duì)其水動(dòng)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(dòng)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(dāng)L=0.75D時(shí)兩槳的負(fù)荷基本相當(dāng)；（2）不同軸間距下，前后槳的水動(dòng)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(shí)，隨葉錯(cuò)角增加，前槳的負(fù)荷變化較小，

4、而后槳負(fù)荷顯著下降，敞水效率明顯低于前槳，建議采用葉錯(cuò)角為0度時(shí)重疊槳形式。
　　為進(jìn)一步揭示重疊螺旋槳利用舭渦的節(jié)能機(jī)理與效果，分別對(duì)無(wú)槳船、帶單槳船、帶重疊槳船船模自航進(jìn)行了數(shù)值模擬。首先分析無(wú)槳船船后尾流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，在船尾橫向不同位置處考察槳盤(pán)面范圍內(nèi)周向流動(dòng)大?。寒?dāng)槳盤(pán)面置于船尾中部時(shí)，槳盤(pán)面切向速度大致左右對(duì)稱；當(dāng)槳盤(pán)面置于舭渦中心處時(shí)，切向速度左右非對(duì)稱，體現(xiàn)出明顯的預(yù)旋效應(yīng)。將重疊槳布置在舭渦中心處，且其旋向與舭渦方向相