螺旋桨根部负荷对毂涡结构影响分析
发布时间：2021-07-02 16:45
桨叶根部负荷及毂涡能量利用研究一直是螺旋桨设计研究工作的重要内容之一。本文采用RANS方法进行敞水螺旋桨定常数值模拟,并与LDV流场测量数据对比验证了数值模拟的可靠性。进一步分析了3个不同环量分布形式螺旋桨的毂涡结构差异,阐述了螺旋桨根部负荷对毂涡结构的重要影响。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(11)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
螺旋桨三维模型Fig.13Dmodelofthepropeller计算域入口V0为3m/s的等值速度进口边界，出口为压力出口边界
测试结果也可以看出。本文CFD模拟得到的速度场在毂涡区域与LDV测试结果吻合程度相对毂涡外的螺旋桨尾流区为低，但是仍可以得到正确的周向平均切向速度峰值出现的径向位置周向速度分布的趋势也与LDV结果相符。因此，采用本文的数值模拟结果进行螺旋桨尾涡系分析是可行的。3桨叶负荷分布螺旋桨的环量分布采用斯托克斯定理，通过对桨后流场中的切向速度进行周向积分得到，其计算方法见式（1）。Hong[5]通过CFD数值模拟分别采用该方图1螺旋桨三维模型Fig.13Dmodelofthepropeller图2螺旋桨尾流场CFD模拟与LDV测量周向平均速度结果对比Fig.2ComparisonofpropellercircumferentialaveragevelocitybetweenCFD第42卷赵鹏礼：螺旋桨根部负荷对毂涡结构影响分析·35·
这一现象应该是由旋转速度、桨叶根涡和端面分离流动共同作用导致的。4.2轴向涡通量发展为进一步研究毂涡结构，对不同轴向断面分别进行轴向涡通量Qa计算，计算方法见式（2），在桨毂区域（x/R<0.5）径向积分范围为桨毂壁面边界层外至半径R，图7为计算结果。从图中可以看出，由于涡量耗散，在桨毂端面之前的轴向涡通量呈现不断缓慢下降的趋势，而在桨毂端面以后位置，轴向涡通量降至零。由于在r/R=1.0位置的切向速度已经降至0，由斯托克斯定理即式（3）易得，不同轴向断面半径图3螺旋桨尾流场CFD模拟与LDV测量周向速度分布结果对比Fig.3Comparisonofpropellercircumferentialvelocitydistribu-tionbetweenCFDsimulationandLDVmeasurement图4归一化的径向环量分布（x/R=0.16）Fig.4Normalizedradialcirculationdistribution(x/R=0.16)图5中纵剖面（Z=0）轴向涡量Ωa分布及涡线Fig.5AxialvorticityΩadistributionandvortexlineinthemiddlesection(Z=0)·36·舰船科学技术第42卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺旋桨性能分析与优化设计中桨毂的影响分析[J]. 孙文愈,黄国富. 中国造船. 2016(01)
[2]螺旋桨毂帽鳍设计新方法[J]. 李鹏程,邓丽丽. 船海工程. 2011(06)
硕士论文
[1]消涡轮节能装置的机理分析及效果论证评估[D]. 高德宝.中国舰船研究院 2015
[2]桨后节能舵球的水动力性能分析[D]. 李鑫.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3260837
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(11)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
螺旋桨三维模型Fig.13Dmodelofthepropeller计算域入口V0为3m/s的等值速度进口边界，出口为压力出口边界
测试结果也可以看出。本文CFD模拟得到的速度场在毂涡区域与LDV测试结果吻合程度相对毂涡外的螺旋桨尾流区为低，但是仍可以得到正确的周向平均切向速度峰值出现的径向位置周向速度分布的趋势也与LDV结果相符。因此，采用本文的数值模拟结果进行螺旋桨尾涡系分析是可行的。3桨叶负荷分布螺旋桨的环量分布采用斯托克斯定理，通过对桨后流场中的切向速度进行周向积分得到，其计算方法见式（1）。Hong[5]通过CFD数值模拟分别采用该方图1螺旋桨三维模型Fig.13Dmodelofthepropeller图2螺旋桨尾流场CFD模拟与LDV测量周向平均速度结果对比Fig.2ComparisonofpropellercircumferentialaveragevelocitybetweenCFD第42卷赵鹏礼：螺旋桨根部负荷对毂涡结构影响分析·35·
这一现象应该是由旋转速度、桨叶根涡和端面分离流动共同作用导致的。4.2轴向涡通量发展为进一步研究毂涡结构，对不同轴向断面分别进行轴向涡通量Qa计算，计算方法见式（2），在桨毂区域（x/R<0.5）径向积分范围为桨毂壁面边界层外至半径R，图7为计算结果。从图中可以看出，由于涡量耗散，在桨毂端面之前的轴向涡通量呈现不断缓慢下降的趋势，而在桨毂端面以后位置，轴向涡通量降至零。由于在r/R=1.0位置的切向速度已经降至0，由斯托克斯定理即式（3）易得，不同轴向断面半径图3螺旋桨尾流场CFD模拟与LDV测量周向速度分布结果对比Fig.3Comparisonofpropellercircumferentialvelocitydistribu-tionbetweenCFDsimulationandLDVmeasurement图4归一化的径向环量分布（x/R=0.16）Fig.4Normalizedradialcirculationdistribution(x/R=0.16)图5中纵剖面（Z=0）轴向涡量Ωa分布及涡线Fig.5AxialvorticityΩadistributionandvortexlineinthemiddlesection(Z=0)·36·舰船科学技术第42卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺旋桨性能分析与优化设计中桨毂的影响分析[J]. 孙文愈,黄国富. 中国造船. 2016(01)
[2]螺旋桨毂帽鳍设计新方法[J]. 李鹏程,邓丽丽. 船海工程. 2011(06)
硕士论文
[1]消涡轮节能装置的机理分析及效果论证评估[D]. 高德宝.中国舰船研究院 2015
[2]桨后节能舵球的水动力性能分析[D]. 李鑫.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3260837
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3260837.html
