叶环电驱桨的反厚度规律设计及综合性能分析

发布时间：2021-09-25 08:19

　　船舶的推进系统经过多年的发展,逐步出现了多种新型的水下推进器,其中,电力推进方式作为全船电气化要重点解决的问题之一,更是成为了热门的研究方向。叶环电驱桨是一种将永磁电机集成安装在导管桨的导管中的新型电力水下推进器,采用桨叶和电机转子一体化结构——叶环,来驱动螺旋桨工作,无需传统的轴系连接,通过海水进行水润滑和冷却。结构紧凑、振动和噪声小、功率密度高、布置灵活等优点决定叶环电驱桨成为水下推进器的研究热点。本文提出了一种新的适用于叶环电驱桨的桨叶厚度分布设计方法——反厚度规律设计法,设计了反厚度规律桨,并且采用ANSYS-CFX以及WORKBENCH平台,基于求解RANS的方法和Lowson方法对基准桨和反厚度规律桨的水动力性能、强度、空化和噪声性能进行了预报和分析,验证了反厚度规律桨叶环电驱桨有更优越的综合性能。具体研究内容如下:首先,研究了导管与叶环间隙、导管形状对叶环电驱桨的影响,发现叶环间隙为1mm时,叶环电驱桨的水动力性能较好。选取四种导管形状进行计算,对比结果发现,导管前缘和尾缘形状分别对桨叶、导管推力特性影响较大。导管尾缘上部曲线下垂形式能提升叶环电驱桨性能。其次,提出反厚度... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

推进器的结构示意图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-3有轮轴型与无轮轴型叶环电驱桨叶环电驱桨与传统的螺旋桨的差异性在于是没有传动轴系，采用电机集成的叶环驱动螺旋桨，以径向连接取代轴向连接，而且可以通过海水进行水润滑和冷却。这种新型结构使叶环电驱桨具有振动和噪声孝体积小巧、功率密度高、布置安装灵活、结构紧凑等特点，具有广泛的应用前景。到现在为止，各国公司已经推出不同功率和大小的叶环电驱桨工业产品。但是对于叶环电驱桨相关的水动力性能预报分析、桨叶强度、空化和噪声性能的标准研究方法还没有统一，对于叶环电驱桨的综合性能的了解还不是特别全面。因此，对有轮轴叶环电驱桨进行反厚度规律设计，设计无轮轴叶环电驱桨，分析不同桨叶环电驱桨水动力性能、桨叶强度、空化和噪声性能差异，研究反厚度规律设计对叶环电驱桨的水动力性能、强度、空化和噪声性能的影响规律是很有意义的。本文的研究工作可以对后续叶环电驱桨的商业化产品设计及优化设计提供一定的指导方法。1.2叶环电驱桨发展概况对于叶环电驱桨的的研究，欧美国家开展的较早，进行了大量的基础性研究，而且较早的推出不同型号的工业化产品。美国通用动力电船公司（Electric-Boat，简称EB）从1922年起开始研究叶环电驱桨，并与美国NSWCCD合作开发了一组叶环电驱桨[14]。2002年，该公司又与德国汉堡水池以及PennsylvaniaStateUniversity应用实验室联合研发了一种商用叶环电驱桨，并且采用实船体积大小1/25的船模进行了水池敞水试验研究，试验结果表明叶环电驱桨的敞水效率为67.2%，与相同工况下的等功率吊舱推进器模型的敞水效率相比，要高出5%-10%，实船的试验结果表明敞水效率可达到70%以上[15]。随着稀土材料和电机控制技术等学科的发展，一系列新技术应用于叶?

布伦沃尔系列电驱桨[16]


本文编号：3409420