船用襟翼舵的设计及水动力性能研究

发布时间：2019-10-24 00:30

【摘要】：舵对船舶的操纵性能有很大的影响。船用襟翼舵是一种高升力的舵,能有效的改善船舶的回转性能,在最近几年引起了设计人员的重视。而对船用襟翼舵的水动力性能的研究主要还是依靠传统理论、经验和相关试验,设计周期长且费用高,给船用襟翼舵的设计带来不便。计算流体力学的发展促使数值模拟可应用于船用襟翼舵的水动力性能研究,对襟翼舵的设计有重要的意义。本文根据某型船舶的外形尺寸和传统设计经验为该船舶设计了襟翼舵的外形,利用通用CFD软件FLUENT对该襟翼舵敞水情况下的水动力性能进行了数值模拟,研究了襟翼舵舵力与舵角的变化规律,并将得到的数据与试验数据作对比,两者吻合良好。从计算结果可以看出襟翼舵舵力随主舵角,子舵角的增大而增大且高于普通流线型舵。从实际情况考虑,对船后襟翼舵的水动力性能和流场分布进行了数值模拟,并研究了船体相对水流有侧滑角情况下对襟翼舵水动力的影响。从计算结果可以看出受船体影响襟翼舵舵力比敞水情况下有所下降且左舵和右舵的舵力也存在差异,当船体有侧滑角时襟翼舵舵力会进一步降低,但高于普通流线型舵。将受船体影响时的襟翼舵舵力的数值模拟结果应用于该船舶回转半径的计算。计算结果表明在襟翼舵主舵角为30°,子舵角为30°时该船舶的回转半径相比较普通流线型舵舵角30°时减小达30%。
【图文】：

舵翼,基本结构,襟翼舵

如图1.1 所示：图 1.1 襟舵翼基本结构襟翼舵最早运用在飞行器上，将襟翼安装在飞机上一方面可以增加机翼面积，另一方面又相当于增大了机翼翼型的拱度。由机翼理论知道，如果一个对称剖面的机翼，，在其展弦比、弦长、迎角不变的情况下，改变机翼的拱度，则机翼此时的升力系数会比原来高。原因是机翼由对称剖面变为有拱度机翼时，拱度会变相增大了来流与机翼的迎角。而船用襟翼舵的情况跟机翼非常类似，当子舵角处于零位时，襟翼舵相当于对称剖面的机翼，当子舵角发生偏转时，襟翼舵相当于由对称剖面机翼变为有拱度的机翼。所以襟翼舵的升力系数比对称剖面翼型的舵（一般流线型舵）的升力系数大，使得安装了襟翼舵的船舶的回转性能更好。而在舵处于零位时（子舵相对于主舵偏角为零），襟翼舵翼型的剖面是对称的，使得船舶能够稳定的航行，同时也没有增加船舶直线航行时的阻力[7]。因此最近几年来我国越来越多的船舶设计人员开始采用襟翼舵。襟翼舵按照转角比 / 来划分（为主舵角，是襟翼舵主舵相对于来流的迎角，为子舵角，是襟翼舵子舵相对于主舵的偏转角），可分为两类：一种是固定值，即子舵角与主舵角呈等比例变化，被称为定转角比型；另一种不是定值，被称为变转角比型。定转角比型襟翼舵：由于其转角比是固定的，当主舵迎角增大时子舵角也相对应的增大，而在实际航向中大部分时间是小舵角操纵，从而此传动机构的襟翼舵无法实现“小舵角高舵效”的要求，襟翼舵的优越性无法得到充分发挥。

三视图,调查船,滨海

某型滨海调查船三视图
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.36

【相似文献】