擺線推進器水動力性能的CFD方法研究.pdf

1、伴隨著陸地資源的日益枯竭，資源豐富的海洋吸引了人類的眼球，促進了海洋資源的深入開發(fā)，在這一大背景下，海洋經(jīng)濟及海洋船舶工業(yè)得到前所未有飛速發(fā)展，其中海洋裝備和高性能船舶需求量與日俱增，這就對海洋工程裝備中關鍵設備船舶推進器提出了嚴格的要求，船舶推進器性能的好壞直接影響著船舶性能的高低。在船舶推進器中，一種具有優(yōu)異操縱性能的船舶推進器—擺線推進器引起學者們的廣泛關注，它可以在360°范圍內連續(xù)、快速地改變推力的大小和方向，動態(tài)響應快速，強

2、抗風浪能力等優(yōu)點。這些優(yōu)點無疑對提高我國海洋裝備和高性能船舶性能具有重要意義。
　　本文分析和總結了國內外對擺線推進器的研究現(xiàn)狀，總結了擺線推進器的研究歷程，理論方法和 CFD方法研究歷程以及未來發(fā)展趨勢。在此基礎之上，介紹了基于計算流體力學方法的基本理論和方法，從流體力學控制方程入手，討論了基于有限體積法的控制方程離散方案，并對流體力學中的湍流模型和湍流模擬方法進行了研究對比。
　　首先研究了 NACA0012翼型做升沉俯

3、仰正弦式擺動運動時推進性能。模擬分析了水翼作純升沉，純俯仰及升沉俯仰耦合運動時的水動力性能，并討論了頻率，升沉幅值及擺角三個影響因素對擺動水翼水動力性能的影響規(guī)律。
　　介紹了擺線推進器的工作原理，并根據(jù)其工作原理建立了二維擺線推進器數(shù)值模型，根據(jù)NACA3412翼型剖面的擺線推進器數(shù)值模擬結果與NSRDC報告中實驗結果進行比較，驗證了本文模型和方法的可行性。在驗證了數(shù)值模型的可形性基礎上，采用NACA0012翼型建立了二維擺線推

4、進器數(shù)值模型，并對該模型進行了變偏心率推進性能模擬，在研究了推進性能隨偏心率的變化規(guī)律的同時，對葉片的水動力特性進行了討論，給出了葉片水動力與推進器推進性能的關系，為擺線推進器的設計以及葉片強度校核提供依據(jù)。
　　在單個擺線推進器數(shù)值模型基礎上，建立了雙擺線推進器數(shù)值模型，從雙擺線推進器的旋轉方向，槳葉相位角和雙槳間距三個方面討論了擺線推進器的水動力影響，并在最后試探性地研究了同軸對轉擺線推進器水動力性能，這些研究成果對日后實際生