復(fù)合材料螺旋槳的水動力性能預(yù)報(bào)方法研究.pdf

1、隨著船舶行業(yè)的發(fā)展，人們對船舶的性能提出了更高的要求。螺旋槳作為最廣泛使用的給船舶航行提供推力的推進(jìn)器，由于目前其設(shè)計(jì)方法已經(jīng)非常完善，人們開始思考通過改變材料來改善船舶的推進(jìn)性能。此時(shí)，復(fù)合材料以其來源豐富，質(zhì)量輕，易于成型，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入人們的視線。特別是，通過合理安排槳葉鋪層方向與順序，復(fù)合材料固有的各向異性會使槳葉在水動力載荷作用下產(chǎn)生變形，提高船舶的推進(jìn)效率。本文就是基于流固耦合方法借助ANSYS中的workbench模塊對

2、復(fù)合材料螺旋槳的水動力性能進(jìn)行了預(yù)報(bào)。
　　首先，介紹了常規(guī)螺旋槳的水動力性能預(yù)報(bào)方法，驗(yàn)證了該方法的網(wǎng)格無關(guān)性以及湍流模型無關(guān)性，從而得到金屬螺旋槳的敞水效率曲線。把數(shù)值模擬所得值與試驗(yàn)值比較，驗(yàn)證了基于CFD的常規(guī)螺旋槳水動力性能預(yù)報(bào)方法的可靠性。
　　其次，通過設(shè)置使螺旋槳在流體載荷作用下的變形傳遞給螺旋槳結(jié)構(gòu)，而此變形反過來影響它的流場，得到考慮流固耦合的螺旋槳的數(shù)值模擬方法。利用復(fù)合材料螺旋槳的水動力性能數(shù)值模擬方

3、法，得到金屬及復(fù)合材料螺旋槳的敞水效率曲線。通過與實(shí)驗(yàn)值對比，驗(yàn)證了該方法對預(yù)報(bào)金屬槳的性能同樣有效。并通過對兩種材料螺旋槳的水動力性能進(jìn)行比較，得出采用復(fù)合材料所得的螺旋槳相對于金屬材料有改善水動力性能的優(yōu)勢。
　　最后，利用上述數(shù)值模擬方法進(jìn)行變參數(shù)分析，選擇螺距比，盤面比，側(cè)斜，這幾個(gè)幾何參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。研究發(fā)現(xiàn)，螺距比對水動力性能有重要的影響，在一定范圍內(nèi)，螺距比越大，水動力性能越優(yōu)。盤面比這一參數(shù)對水動力的影響比較復(fù)雜