双桨船螺旋桨空泡脉动压力的试验及数值研究

发布时间：2025-02-09 18:07

　　 为研究高速双桨船螺旋桨空泡状态下的脉动压力特性,在深水拖曳水池中开展了螺旋桨敞水试验,在大型循环水槽中使用完整船模开展了螺旋桨船后水动力性能、脉动压力测量和空泡观测试验.试验结果表明,脉动压力的最大幅值随螺旋桨转速的增加而增大,不稳定片空泡会导致脉动压力高阶分量增加;随着空泡的发展,脉动压力幅值最大位置逐渐向船体内侧移动,螺旋桨达到一定转速后,其脉动压力分布基本保持不变.采用剪切应力输运(SST)k-ω模型及流体体积(VOF)方法,建立了螺旋桨脉动压力和空泡的计算流体动力学(CFD)数值计算方法,并通过计算与试验结果的对比发现,该方法的计算结果在无空泡和高转速工况下与试验结果吻合较好.由于不能很好地对不稳定片空泡进行模拟,在其出现时脉动压力计算值偏大.计算值的衰减和试验中两桨的相位差导致靠近船体内侧的监测点脉动压力误差较大.

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【部分图文】：

图3 压力传感器布置

图2大型循环水槽1.2试验内容

图1 试验模型

试验对象为某高速双桨船模型,如图1所示,双桨内旋,附体包括球鼻艏、舭龙骨、减摇鳍、轴包套、轴支架与舵,船体模型用玻璃钢制作,螺旋桨模型采用黄铜制作,主要参数:水线长LW=6.762m,水线宽BW=0.672m,吃水深度T=0.219m,螺旋桨直径D=208.57mm.试....

图2 大型循环水槽

在模型艉部、左桨模正上方区域的船底表面埋置8个压力传感器,传感器受压面与模型表面齐平,传感器之间的间距为0.1D,具体布置见图3,其中传感器2位于桨盘面中心的正上方.在左桨模的前上方固定1个小型水密CCD相机,用于观察桨模叶背空泡情况.图3压力传感器布置

图4 脉动压力前5阶幅值

取各监测点脉动压力前5阶幅值中的最大值作为监测点脉动压力最大幅值,其空间分布如图5所示.从图中看出,在桨模无空泡时,螺旋桨诱导的船体脉动压力在测点5,即桨盘面正上方偏右处最大.随着空泡的发展,幅值最大位置逐渐向船体内侧移动,空泡最多时在桨盘面的右后方区域的脉动压力最大.桨模无空泡....

本文编号：4032656