非均匀来流下桨轴耦合特性研究

发布时间：2023-10-03 18:53

　　随着舰船技术的重大变革,现代舰船正在逐渐向大型化、快速化和安静化的方向发展,对其振动与噪声性能的要求提出了更为严峻的挑战。大量的实船测试结果表明,造成舰船的总声压级指标过高的主要原因是1/3倍频程声压谱和线谱的某些频段或频率点声压过大,而这些频率主要集中在低频段。低频段中的若干线谱或窄带谱是目前舰船辐射噪声的主要特征,这些特征与工作于舰船艉部非均匀流场中的螺旋桨的非定常特性有着密切的关系。有鉴于此,本文在总结国内外研究现状的基础上,采用数值模拟与模型实验的方法,研究了非均匀来流下桨轴耦合特性问题,主要的研究内容如下:第二章中,首先对外部激励作用下螺旋桨的非定常变化特性这一流动问题进行了阐述,进而通过对比分析动网格方法与滑移网格方法的优缺点,建立了基于动网格方法的非均匀来流中外部激励作用下螺旋桨非定常水动力特性的CFD数值模拟方法。在此基础上,分别采用动网格方法和滑移网格方法对九阶非均匀来流下某三叶桨的非定常水动力特性进行了数值模拟分析。研究表明,动网格方法与滑移网格方法在模拟螺旋桨非定常流场时的主要差异存在于流场计算域内的交界面上,两者对螺旋桨非定常力的计算具有同样的精度。第三章中,采...

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 螺旋桨水动力性能研究现状
        1.2.1 螺旋桨水动力性能试验研究现状
        1.2.2 螺旋桨水动力性能数值模拟研究现状
    1.3 螺旋桨桨叶应力应变特性研究现状
    1.4 论文主要内容及创新点
        1.4.1 论文的主要内容
        1.4.2 创新点
第二章 数值模拟方法与验证研究
    2.1 流场数值模拟方法
        2.1.1 流场控制方程
        2.1.2 湍流模型
    2.2 螺旋桨振动模拟方法
        2.2.1 动网格方法
        2.2.2 网格节点的更新方式
    2.3 数值处理方法
    2.4 数值方法验证分析
        2.4.1 数值计算模型
        2.4.2 网格及时间步长影响分析
        2.4.3 螺旋桨非定常水动力计算与实验结果的比较分析
    2.5 本章小结
第三章 外部激励下螺旋桨水动力特性数值研究
    3.1 计算条件设置与参数
    3.2 螺旋桨几何中心的运动特性
    3.3 外部激励作用对螺旋桨非定常水动力性能的影响
        3.3.1 不同频率的外部轴向和横向激励作用
        3.3.2 不同幅值的外部轴向和横向激励作用
    3.4 外部激励作用对螺旋桨流场变化特性的影响
        3.4.1 不同频率的外部轴向和横向激励作用
        3.4.2 不同幅值的外部轴向和横向激励作用
    3.5 本章小结
第四章 桨轴非定常振动特性试验研究
    4.1 试验设备及方法
        4.1.1 试验设备
        4.1.2 试验方法
        4.1.3 试验模型
    4.2 三叶螺旋桨非定常特性试验结果
        4.2.1 无外部激励时三叶螺旋桨的振动特性
        4.2.2 外部轴向激励下三叶螺旋桨的振动特性
    4.3 七叶大侧斜螺旋桨非定常特性试验结果
        4.3.1 无外部激励时七叶大侧斜螺旋桨振动特性
        4.3.2 外部轴向激励下七叶大侧斜螺旋桨振动特性
        4.3.3 不同转速下外部轴向激励对螺旋桨振动特性的影响
    4.4 七叶大侧斜螺旋桨桨叶动应变特性试验结果
        4.4.1 空间非均匀来流下螺旋桨桨叶动应变特性
        4.4.2 外部轴向激励作用下桨叶的动应变特性
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间完成的科研项目
致谢



本文编号：3850449