导管螺旋桨非定常水动力性能数值预报

发布时间：2017-05-06 14:08

  本文关键词：导管螺旋桨非定常水动力性能数值预报，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 由于导管螺旋桨在较重载荷工况下具有较高的推进效率,且螺旋桨在较大的工况范围内均能保持良好的工作条件。因此,这种推进系统得到广泛运用。此外,随着CFD方法的发展以及计算流体力学商用软件不断完善,CFD计算软件已可以准确地求解各种复杂的工程问题,从而在船舶流体力学领域得到越来越广泛的应用。 本文采用GAMBIT、FLUENT商用软件对常规螺旋桨、导管螺旋桨、吊舱桨及带前置定子的导管螺旋桨分别进行网格划分及数值模拟。空间离散采用了非结构化四面体网格;数值离散采用一阶迎风差分格式,速度-压力耦合求解的SIMPLEC数值计算方法。主要完成的研究工作如下, 1.采用MRF(moving reference frame)方法对DTMB P4119螺旋桨定常敞水水动力性能进行数值预报及验证;同时,研究了数值预报结果的网格依赖性及湍流模型适应性。 2.为了了解不同螺距、盘面比和导管对计算结果的影响,分别对Ka4-5512+JD7704、Ka4-7008+JD7704和Ka4-5512+No.19a三种导管螺旋桨水动力性能采用MRF方法进行了数值预报,均获得较好的数值预报精度,表明了该数值方法的准确性。 3.采用滑移网格方法实现了对Ka4-5512+No.19a导管螺旋桨定常性能的数值预报。与实验结果相比,数值预报精度可满足工程实际的需要。 4.采用混合平面法对某拖式吊舱螺旋桨敞水性能进行数值预报。与实验结果相比,获得较好的数值精度。 5.最后,采用滑移网格方法对带有前置定子的泵喷推进器进行数值模拟,预估了推进器的水动力性能;分析了定子和螺旋桨相互作用下推进器的水动力性能。
【关键词】：导管螺旋桨 非定常 数值模拟
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U664.33
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 研究目的与意义12
• 1.2 研究现状12-17
• 1.2.1 单桨性能预估方面12-14
• 1.2.2 导管螺旋桨性能预估方面14-17
• 1.2.3 泵喷推进器性能预估方面17
• 1.3 湍流模型介绍17-20
• 1.4 CFD 数值求解方法概述20-22
• 1.5 本文主要工作22-23
• 1.5.1 导管桨的定常性能预估22
• 1.5.2 吊舱螺旋桨的定常性能预估22
• 1.5.3 泵喷推进器的非定常性能预估22-23
• 第二章 计算流体力学基本原理23-41
• 2.1 系统与控制体23
• 2.2 质量守恒方程(连续性方程)23-24
• 2.3 动量守恒方程(运动方程)24
• 2.4 基本方程与常用模型简介24-28
• 2.4.1 平均量输运方程24-25
• 2.4.2 RNG k-ε模型25-26
• 2.4.3 Realizable k-ε模型26-28
• 2.5 初始条件和边界条件28-30
• 2.5.1 初始条件28
• 2.5.2 边界条件28-30
• 2.6 有限体积法30-38
• 2.7 数值求解方法38-39
• 2.8 分块网格方法39-40
• 2.9 小结40-41
• 第三章 软件介绍41-49
• 3.1 前置处理器GAMBIT41-42
• 3.1.1 GAMBIT 的几何造型41
• 3.1.2 网格生成41-42
• 3.1.3 网格检查与网格输出42
• 3.2 求解器FLUENT42-48
• 3.2.1 FLUENT 中混合面的设置45
• 3.2.2 FLUENT 中滑移面的设置45-46
• 3.2.3 FLUENT 中边界条件的设置46-48
• 3.3 小结48-49
• 第四章 单桨定常性能水动力预估49-57
• 4.1 数值计算49-51
• 4.1.1 几何模型建立49
• 4.1.2 网格划分49-51
• 4.2 单桨数值结果稳定性51
• 4.2.1 网格依赖性51
• 4.2.2 差分格式的影响51
• 4.3 数值计算结果及分析51-56
• 4.3.1 ?水动力性能结果分析52
• 4.3.2 湍流流动特性结果及分析52-55
• 4.3.3 周向流动规律及结果分析55-56
• 4.4 小结56-57
• 第五章 导管螺旋桨定常水动力性能预报57-68
• 5.1 数值计算57-61
• 5.1.1 数值计算方法57
• 5.1.2 导管螺旋桨几何模型建立57-61
• 5.1.3 边界条件设置61
• 5.2 数值计算结果和分析61-64
• 5.2.1 水动力性能计算结果验证61-62
• 5.2.2 压力负荷特性及流动特性分析62-63
• 5.2.3 算例验证63-64
• 5.3 导管桨定常问题的非定常算法64-67
• 5.3.1 数值计算方法64-65
• 5.3.2 几何模型建立65-66
• 5.3.3 水动力性能分析66-67
• 5.4 小结67-68
• 第六章 吊舱螺旋桨定常水动力性能预报68-74
• 6.1 数值计算68-70
• 6.1.1 数值计算方法68
• 6.1.2 吊舱螺旋桨几何模型及网格布置方法68-69
• 6.1.3 边界条件69-70
• 6.2 数值计算结果及分析70-73
• 6.2.1 水动力性能计算结果验证70
• 6.2.2 压力负荷特性分析70-72
• 6.2.3 横截面二次流特性分析72-73
• 6.3 小结73-74
• 第七章 泵喷推进器水动力性能预报74-79
• 7.1 数值计算74-76
• 7.1.1 数值计算方法74
• 7.1.2 泵喷推进器几何模型建立74-75
• 7.1.3 边界条件75-76
• 7.2 数值计算结果及分析76-78
• 7.2.1 水动力性能计算结果验证76
• 7.2.2 压力特性分析76-78
• 7.3 小结78-79
• 第八章 结论79-80
• 参考文献80-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士学位期间已经发表或录用的论文88

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 饶志强;泵喷推进器水动力性能数值模拟[D];上海交通大学;2012年

2 梁鹏飞;船舶尾流流速分布及其作用下抛石基床块石稳定性计算方法研究[D];天津大学;2012年

3 王贤辉;矿用液压缓阻多功能水泵联动阀的研究[D];太原理工大学;2012年

4 王亮;船舶螺旋桨变参数水动力性能研究[D];大连理工大学;2012年

5 李超;渔船导管螺旋桨水动力性能研究[D];浙江海洋学院;2012年

6 谌俊杰;磁悬浮飞车驱动特性研究[D];武汉理工大学;2012年

7 高艳欣;波形板分离器内湿蒸汽凝结流动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

8 严周广;基于CFD的船用侧推器水动力性能研究[D];江苏科技大学;2012年

9 吴寅生;海洋科学考察船侧推筒体封盖水力载荷及封盖对侧推力的影响研究[D];湖南科技大学;2012年

10 岳昊;基于CFD改进升力法的两栖车轴流泵设计[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：348531