全向直翼推進(jìn)器水動(dòng)力性能研究及優(yōu)化.pdf

1、我國(guó)船舶工業(yè)正在蓬勃發(fā)展，對(duì)推進(jìn)器的性能提出了更高的要求，而傳統(tǒng)的擺線推進(jìn)器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、并且在擺動(dòng)時(shí)存在較大的角加速度等原因，限制其進(jìn)一步發(fā)展。全向直翼推進(jìn)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作時(shí)槳葉勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，不存在較大的角加速度，可有效彌補(bǔ)擺線推進(jìn)器存在的問(wèn)題，但是目前對(duì)全向直翼推進(jìn)器水動(dòng)力性能的研究較少。本文利用數(shù)值模擬的方法，對(duì)全向直翼推進(jìn)器的水動(dòng)力性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明其水動(dòng)力性能優(yōu)異，推進(jìn)效率高。
　　論文首先根據(jù)全向直翼推進(jìn)器的

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)行理論推導(dǎo)，得到其運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。將該模型與機(jī)翼在非定常流體中的受力分析相結(jié)合，計(jì)算得到全向直翼推進(jìn)器在不同進(jìn)速系數(shù)下的推進(jìn)效率。計(jì)算結(jié)果表明全向直翼推進(jìn)器相較于擺線推進(jìn)器和水平軸推進(jìn)器而言有更高的推進(jìn)效率。
　　其次，在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的基礎(chǔ)上，利用滑移網(wǎng)格方法對(duì)全向直翼推進(jìn)器的水動(dòng)力性能進(jìn)行數(shù)值模擬，得到不同時(shí)刻、不同轉(zhuǎn)速和不同進(jìn)速系數(shù)下的速度和壓力云圖，結(jié)果表明槳葉周圍流場(chǎng)特性與速度攻角的大小密切相關(guān)。同時(shí)，

3、從數(shù)值模擬的結(jié)果中可以得到主推力系數(shù)和扭矩系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算得到由數(shù)值模擬產(chǎn)生的推進(jìn)效率。模擬結(jié)果與結(jié)算結(jié)果變化趨勢(shì)一致，表明數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。
　　再次，對(duì)不同時(shí)刻、不同轉(zhuǎn)速和不同進(jìn)速系數(shù)下的全向直翼推進(jìn)器的空化性能進(jìn)行數(shù)值模擬分析。結(jié)果表明速度攻角、轉(zhuǎn)速和進(jìn)速系數(shù)等參數(shù)的變化影響流場(chǎng)的流速、壓強(qiáng)，進(jìn)而影響空化性能。同時(shí)，空泡的產(chǎn)生和潰滅都會(huì)對(duì)流場(chǎng)的穩(wěn)定產(chǎn)生較大影響。
　　最后，通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)全向直翼推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，