吊舱推进器敞水推进性能研究

发布时间：2017-08-22 13:42

  本文关键词：吊舱推进器敞水推进性能研究

  更多相关文章： 双桨式吊舱推进器 CFD 敞水推进性能 回转操纵 优化

【摘要】：吊舱推进器越来越受到人们的关注,已逐渐应用在各个工程领域的船舶推进系统上。吊舱推进器相比于传统推进器具有众多优点：吊舱推进器采用电力推进系统,避免了传统机械式能量传递的方式；节省了舱室空间,有利于舱室的布置和优化；并且可以使船尾型线的设计约束减小,增大船型效率；此外,吊舱推进器成功地将推进与操纵集于一体,可以按任意角度进行偏转操纵,大大提高了其操纵的灵活性。吊舱推进器的推进性能决定船舶的直航速度和回转机动性,所以对于其水动力性能有必要加以深入研究。 吊舱推进器主要有三种形式,本文研究双桨式吊舱推进器的水动力性能。首先研究吊舱推进器上单桨的敞水推进性能,基于CFD方法计算了其上单桨的敞水性征曲线,并与试验结果相比较,验证了CFD方法计算的准确性。通过压力云图从微观上分析其压力特性,与计算所得宏观表征一致。进一步使用涡粘模型下的五种两方程湍流模型计算螺旋桨敞水推进性能,并分别比较推力、转矩和敞水推进效率,分析不同湍流模型的优缺点,选择了SSTk-ω模型作为本文计算的湍流模型。 其次,对吊舱推进器进行整体水动力性能计算,得到吊舱推进器敞水性征曲线。将吊舱推进器与螺旋桨的敞水推进性能进行比较,发现吊舱推进器相比于螺旋桨的推力与转矩均得到提升,而敞水推进效率有所下降,说明吊舱推进器的转矩比推力提升得更快。吊舱推进器在进行回转操纵时处于非设计工况,水动力性能会发生剧烈变化。本文研究其在回转状态下的水动力性能,分别计算偏转角度为10°、20°、30°、40°的推力系数KT、转矩系数KQ、敞水推进效率η。研究发现,偏转角度越大,推力与转矩越大。在小角度偏转时,敞水推进效率变小；在大角度偏转时,敞水推进效率逐渐有所回升。并且高进速可以放大由偏转所引起的水动力性能变化。 最后,对吊舱推进器进行优化设计。主要从阻力与推进两个方面着手,减小阻力,提升推进性能,分别改进了吊舱推进器的螺旋桨、吊舱与支架的型线与尺寸。通过计算分析,优化后的吊舱推进器的敞水推进效率得到提升。
【关键词】：双桨式吊舱推进器 CFD 敞水推进性能 回转操纵 优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 吊舱推进器概况9-13
• 1.1.1 吊舱推进器简介9
• 1.1.2 吊舱推进器发展9-11
• 1.1.3 吊舱推进器的优点11
• 1.1.4 吊舱推进器的类别11-13
• 1.2 吊舱推进器水动力性能研究现状13-17
• 1.2.1 试验研究现状14-15
• 1.2.2 数值计算研究现状15-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 第二章 数值计算基本原理18-31
• 2.1 流体控制方程18-19
• 2.2 RANS方程19-20
• 2.3 湍流模型20-27
• 2.3.1 湍流模型分类20-22
• 2.3.2 两方程湍流模型22-27
• 2.4 控制方程离散27-28
• 2.4.1 离散方法分类27
• 2.4.2 有限体积法27-28
• 2.5 方程求解28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 螺旋桨水动力性能数值预报31-54
• 3.1 螺旋桨建模31-40
• 3.1.1 几何建模31-35
• 3.1.2 计算流域的确定35-36
• 3.1.3 网格生成36-39
• 3.1.4 边界条件39
• 3.1.5 计算参数设定39-40
• 3.2 螺旋桨敞水性能计算与分析40-47
• 3.2.1 敞水性征曲线40-43
• 3.2.2 螺旋桨压力云图43-47
• 3.3 湍流模型的对比计算47-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 吊舱推进器敞水性能研究54-79
• 4.1 吊舱推进器建模54-59
• 4.1.1 几何建模54-55
• 4.1.2 确定吊舱推进器计算域55-56
• 4.1.3 网格划分56-58
• 4.1.4 边界条件58-59
• 4.1.5 计算参数设定59
• 4.2 吊舱推进器敞水性能计算与分析59-65
• 4.2.1 POD敞水性征曲线60-62
• 4.2.2 POD云图特征研究62-65
• 4.3 吊舱推进器与螺旋桨性能比较65-69
• 4.4 POD不同偏转角度性能研究69-74
• 4.4.1 推力系数K_T的影响70-71
• 4.4.2 转矩系数K_Q的影响71-73
• 4.4.3 敞水效率η的影响73-74
• 4.5 吊舱推进器优化设计74-78
• 4.5.1 吊舱推进器型线设计74-76
• 4.5.2 优化后POD敞水性能计算76-78
• 4.6 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冀路明,汪庆周;二十一世纪的Azipod吊舱式电力推进系统[J];船舶工程;2002年02期

2 董涛;王志新;;吊舱推进器研究开发与应用新进展[J];船舶工程;2007年01期

3 谭仲楷;;一种新型的推进系统——吊舱式电力推进和常规推进的组合[J];船舶;2006年01期

4 王志华;吊舱式电力推进装置[J];船电技术;1999年04期

5 胡健;黄胜;马骋;钱正芳;;船后吊舱推进器的水动力性能研究[J];哈尔滨工程大学学报;2008年03期

6 黄胜;解学参;胡健;王培生;;附鳍吊舱推进器的水动力性能分析[J];哈尔滨工程大学学报;2008年05期

7 马骋,杨晨俊,钱正芳,张旭;POD推进器推进性能预报理论研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2004年03期

8 高海波;高孝洪;陈辉;林治国;;吊舱式电力推进装置的发展及应用[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2006年01期

9 陈飞笑,杨晨俊;拖式吊舱螺旋桨定常性能理论计算[J];水动力学研究与进展(A辑);2003年04期

10 曹梅亮,王根禄,朱鸣;吊舱式推进装置水动力性能试验研究[J];上海交通大学学报;2003年08期

，

本文编号：719482