基于CFD的大侧斜螺旋桨性能研究

发布时间：2024-02-21 23:07

　　近年来,船舶领域的发展趋势以大型化和高速化为主,而随着船舶航行速度的快速升高,常规螺旋桨的水动力性能已经不能满足中高速船舶的效率需求;此外,船舶航速提高所引起的船后尾流的不稳定性会降低螺旋桨的空泡性能,常规螺旋桨也无法减缓空泡现象的产生。当船舶螺旋桨发生严重空泡后会引发螺旋桨桨叶剥蚀、螺旋桨使用寿命缩短、螺旋桨水动力性能降低以及船体振荡压力增大等。因此,船舶领域对中高速船舶螺旋桨的设计研发越来越重视,而作为特种船舶推进器的大侧斜螺旋桨由于其特殊的侧斜结构而在性能方面表现优异。目前,基于设计参数对中高速船舶大侧斜螺旋桨的性能研究已经逐渐成为船舶领域的热门课题。为了研究设计参数对大侧斜螺旋桨水动力及空泡性能的影响,以STAR-CCM+仿真软件为实验平台,首先对计算流体力学仿真实验进行了精确性验证,以Hassan Ghasseni等人所研究的大侧斜螺旋桨为研究对象,进行了网格无关性验证实验和湍流模型仿真精度的对比实验,提出了较为合理的网格划分方法并选择了合适的湍流模型。通过开展水动力性能仿真实验,将仿真结果与Hassan Ghasseni等人所测得的水池试验结果进行了对比并验证了仿真实验的精...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文选题背景及意义
    1.2 国内外研究趋势及发展现状
        1.2.1 螺旋桨研究的发展趋势
        1.2.2 国内外研究状况
    1.3 主要研究内容
2 计算流体力学理论
    2.1 控制方程
    2.2 湍流模型
        2.2.1 直接数值模拟方法
        2.2.2 大涡模拟方法
        2.2.3 雷诺平均法
    2.3 流场模拟方法
    2.4 控制方程离散化
        2.4.1 有限差分法
        2.4.2 有限元法
        2.4.3 有限体积法
    2.5 流场计算的SIMPLE算法
    2.6 本章小结
3 仿真实验精确性验证
    3.1 模型建立
        3.1.1 型值点坐标转换
        3.1.2 建模过程
    3.2 计算域的建立
        3.2.1 计算域的划分
        3.2.2 边界条件的设定
    3.3 网格划分
        3.3.1 网格无关性验证
        3.3.2 网格精细化处理
    3.4 湍流模型的选择
    3.5 仿真实验精确性验证
    3.6 仿真结果的后处理
        3.6.1 压力分布及速度矢量图
        3.6.2 壁面处理
        3.6.3 涡流捕捉
    3.7 本章小结
4 水动力性能的稳态计算实验
    4.1 侧斜分布对水动力性能的影响
        4.1.1 敞水性能曲线
        4.1.2 压力分布
    4.2 盘面比对水动力性能的影响
        4.2.1 敞水性能曲线
        4.2.2 压力分布
    4.3 纵倾角对水动力性能的影响
        4.3.1 敞水性能曲线
        4.3.2 压力分布
    4.4 本章小结
5 空泡性能的瞬态计算实验
    5.1 控制方程及参数设置
        5.1.1 控制方程
        5.1.2 参数设置
    5.2 侧斜分布对空泡性能的影响
        5.2.1 空泡仿真实验
        5.2.2 空泡现象对推力性能的影响
    5.3 盘面比对空泡性能的影响
        5.3.1 空泡仿真实验
        5.3.2 空泡现象对推力性能的影响
    5.4 后倾角对空泡性能的影响
        5.4.1 空泡仿真实验
        5.4.2 空泡现象对推力性能的影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3906027