四槳兩舵大型船舶螺旋槳的面元法設(shè)計(jì)研究.pdf

1、螺旋槳的理論設(shè)計(jì)方法的成熟為精確設(shè)計(jì)出滿足設(shè)計(jì)要求的螺旋槳提供了可能,但是從升力線到流行的升力面設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)螺旋槳都無(wú)法回避這樣一個(gè)問(wèn)題。即理論研究對(duì)于物體實(shí)際表面的假設(shè)與提高設(shè)計(jì)精確度之間的矛盾。想要用升力線或升力面對(duì)螺旋槳表面形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)必須對(duì)物面條件進(jìn)行簡(jiǎn)化,同時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)精確性的要求又需要設(shè)計(jì)的槳與實(shí)際形狀更加接近。采用面元法設(shè)計(jì)螺旋槳可以更精確地設(shè)計(jì)螺旋槳的幾何形形狀,從而更好的滿足高性能船舶對(duì)于螺旋槳具體性能的要求。
　

2、　 本文采用升力線理論求解滿足設(shè)計(jì)要求的初始螺旋槳理論設(shè)計(jì)參數(shù),與傳統(tǒng)的升力線理論相比,增加了槳轂、黏性的影響。與采用復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算的Cony方法比較表明兩者幾乎具有相等的精度,并且在高進(jìn)速下環(huán)量更加均勻。
　　 將面元法應(yīng)用到三維翼型剖面設(shè)計(jì)的數(shù)值方法進(jìn)行了詳細(xì)的研究并舉例計(jì)算,并對(duì)具體過(guò)程作了數(shù)值上的改進(jìn)和創(chuàng)新。并提出了一種根據(jù)良好的壓力分布形式母翼型精確設(shè)計(jì)滿足給定升力系數(shù)和最大厚度限制的面元法設(shè)計(jì)方法。
　　

3、引入智能優(yōu)化領(lǐng)域中的粒子群算法(PSO)結(jié)合面元法對(duì)設(shè)計(jì)的翼型剖面進(jìn)行了優(yōu)化。并對(duì)優(yōu)化的結(jié)果作了CFD驗(yàn)證,結(jié)果表明采用面元法設(shè)計(jì)的翼型具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確性,同時(shí)采用PSO方法對(duì)于翼型的優(yōu)化也是合理和有效的。
　　 提出了一種能夠使最終的設(shè)計(jì)槳環(huán)量滿足設(shè)計(jì)環(huán)量分布的方法。成功的完成了既定的設(shè)計(jì)目標(biāo)并在理論計(jì)算中得到了效率更高、空泡性能更優(yōu)的設(shè)計(jì)螺旋槳。并針對(duì)四槳兩舵螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)的特殊性,把前槳的影響計(jì)入到后槳的伴流當(dāng)中重新設(shè)計(jì)了

4、后槳。理論計(jì)算表明設(shè)計(jì)的槳比原型槳具有更好的水動(dòng)力性能。
　　 本文用經(jīng)典的升力線理論作為螺旋槳初步設(shè)計(jì)獲取基本的設(shè)計(jì)參數(shù),將面元法精確設(shè)計(jì)三維翼型剖面應(yīng)用到螺旋槳翼型剖面的設(shè)計(jì)中,使得翼型剖面具有更均勻的壓力分布,對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高和空泡性能的改善起到積極的作用,設(shè)計(jì)翼型剖面的同時(shí)還引入了粒子群優(yōu)化算法(PSO)來(lái)優(yōu)化三維翼型翼型剖面,使得設(shè)計(jì)的螺旋槳剖面不僅具有良好的壓力分布還具有更高的升阻比。從每個(gè)剖面的性能優(yōu)化的角度出發(fā),