水下潜器系统中导管螺旋桨水动力性能及其梢涡变化对桨叶推力特性的影响

发布时间：2020-04-11 12:31

【摘要】：格子Boltzmann方法作为一种新型无网格计算方法近年来被广泛的运用到计算流体力学中来,该计算方法在模拟过程中无需划分网格且数值模拟计算过程简洁高效,受到了众多研究学者的广泛关注,有研究学者基于该方法进行了理论的研究和实际的工程模拟,但还很少有学者利用该理论在水下潜器流体性能计算方面进行研究。本文利用这种基于格子Boltzmann方法的数值计算方式和传统的基于网格的计算方法分别对水下潜器系统中的导管桨水动力性能进行了模拟计算观察和分析。在计算分析过程中,首先构建了导管桨的几何模型,以该导管桨模型为研究对象利用本文提出的数值计算方法和传统的基于网格的计算方法分别进行了数值模拟,并将利用两种模拟方法得到的模拟计算结果同已有的试验结果进行了对比,证明了本文提出的数值模拟计算方法的有效性和较之于传统计算方法的高效性。其次,将导管桨置于敞水中,分析在不同叶梢间隙、不同进速系数和转速下诱发的梢涡产生及变化与导管桨推力特性变化之间的联系,同时也分析了在不同因素相互耦合作用下对导管桨推力以及周围流场的影响,并探究了梢涡和轴向诱导速度与螺旋桨推力特性的耦合影响因素,总结导管桨推力在不同条件下变化的规律。最后,构建水下潜器主体与导管桨的系统几何模型,以该几何模型为研究对象观察在潜器主体影响的流场中不同条件时导管桨的推力变化情况,观察并对比导管桨分别位于潜器主体后方和敞水中时的流场分布情况,分析在不同条件下水下潜器主体对导管桨推力产生影响的原因,总结位于潜器主体后方的导管桨在各条件下的推力变化规律。
【图文】：

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图 1 水下潜器示意图性能的研究往往可以通过螺旋桨模型的敞水试验进行，即将的水池中，采用一定的拖曳装置实现螺旋桨模型的旋转运动几何外形十分复杂，具有非常多的参数变量，在设计性能优几何参数的改变就采用敞水试验的方法来测量螺旋桨的性。随着计算机性能的不断提高、数值计算方法的不断发展，nal Fluid Dynamics，简称 CFD）逐渐广泛的运用于螺旋桨的目前，国内外有不少学者采用 CFD 的计算方法对导管桨的水研究所采用的数值分析方法大部分均基于有限体积法（ FVM）或有限元法（Finite Element Method，简称 FEM）的算的计算域离散化，，然后将宏观的控制方程进行近似离散处得出宏观物理量[7]。

格子模型,格子

M）是源于1970年前后的格子简单的模拟气体运动行为的粒子在不同维度的晶格中量和线性动量让不同粒子在 LGA 模型是由 Hardy、Po正方形格子的四个方向上运变量 , in r t 表示，其中i=0,…上运动。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U664.33

【参考文献】