斜流与螺旋桨尾涡联合作用下舵表面脉动压力

发布时间：2021-12-31 02:12

　　为了研究斜流对舵表面上脉动压力的影响,本文对斜流下的桨舵干扰过程进行了分析。采用大漩涡模拟方法开展数值模拟,使用滑移网格方法实现了螺旋桨的旋转。应用快速傅里叶变换方法对舵表面上的压力脉动开展频域分析,并对舵表面上脉动压力进行了沿展长方向、弦长方向和厚度方向的比较。结果表明:舵表面脉动压力的波动频率与螺旋桨叶频相关,近舵随边位置与舵的背流侧上的脉动压力与叶频的相关性较差,舵导边上的最大波动幅值出现在桨毂后方。本文研究为舵上的结构振动研究提供了研究基础。 

【文章来源】：哈尔滨工程大学学报. 2020,41(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

螺旋桨和舵相对位置

流场域的总长度设置为18.0D,其中螺旋桨前方为5.0D,螺旋桨后方为13.0D,侧面边界距离螺旋桨的距离设置为2.5D以避免边界对流场带来影响。考虑到针对斜流开展模拟,故其中一个侧面和入口面设置为速度入口,与速度入口相对的2个面设置为压力出口,上下2个表面设置为对称平面,在螺旋桨和舵附近设置加密区,加密区完整包裹螺旋桨尾流的流经区域。如图2所示。文献[12,16]指出,使用LES方法对INSEAN E779 A螺旋桨进行数值模拟,0.004 m尺寸的加密网格和1.0×10-4 s的时间步能够满足精度的要求,但需本模拟使用的0.003 2 m网格尺寸和1.0×10-4 s时间步长进行验证。针对J为0.8、0.88、1.0时3个进速开展验证,使用Dubbioso等[17]的试验数据进行对比,结果如表1所示,表中的KT和KQ分别表示推力系数和转矩系数:

由文献[16]试验结果可知,在J=0.88处该网格和时间步有足够的精度,因此0.003 2 m的网格尺寸和1.0×10-4 s的时间步长能够用来进行数值模拟,0.003 2 m的网格尺度下部分网格细节如图3所示。3 舵表面脉动压力分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]斜流与螺旋桨尾涡联合作用下舵表面脉动压力[J]. 张维鹏,胡健,王晴,王英铸,毛翼轩.  哈尔滨工程大学学报. 2020(08)
[2]桨叶涡流场中舵表面脉动压力的数值模拟[J]. 胡健,张维鹏,汪春辉.  哈尔滨工程大学学报. 2019(10)
[3]基于面元法的斜流中螺旋桨水动力性能[J]. 侯立勋,胡安康.  大连海事大学学报. 2018(04)
[4]基于大涡模拟的螺旋桨梢涡数值分析[J]. 胡健,耿冲,冯峰.  华中科技大学学报(自然科学版). 2017(11)
[5]斜流中螺旋桨非定常水动力性能的数值分析[J]. 常欣,梁宁,王超,孙帅.  哈尔滨工程大学学报. 2017(07)
[6]斜流中艇后螺旋桨水动力数值计算方法[J]. 张文照,肖昌润.  舰船科学技术. 2014(02)
[7]基于LDV技术的螺旋桨尾涡测试[J]. 李广年.  实验流体力学. 2010(04)
[8]斜流对螺旋桨工作的影响[J]. 孟庆津.  江苏船舶. 1991(03)



本文编号：3559430