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原文传递复合材料螺旋桨—流固耦合

论文题名：	复合材料螺旋桨—流固耦合
关键词：	大型船舶;船舶推进;螺旋桨材料;流固耦合
摘要：	随着船舶向着大型化、高速化的发展趋势,对常规船舶的主要推进装置—螺旋桨,也提出了越来越高的要求。常规材料螺旋桨经常遭受着噪声、腐蚀和疲劳寿命等各种各样问题的困扰,因此各种新型材料的螺旋桨相继被提出。由于材料性质的变化,螺旋桨的流固耦合已成为必须考虑的问题之一。　　本文在回顾和总结了目前国内外研究进展的基础上,就螺旋桨流固耦合问题,开展了以下几个方面的研究工作：⑴采用求解RANS方程的方法,对螺旋桨三维敞水流场进行数值模拟,利用有限元方法计算螺旋桨的结构响应,结合商业软件ANSYS中的流体载荷和结构响应数据实时双向传输技术,实现了螺旋桨三维流固耦合数值模拟。⑵以某镍铝青铜五叶侧斜螺旋桨为对象,采用4种不同湍流模式,对该螺旋桨的推力与扭转系数以及敞水效率进行了数值模拟与分析,结果表明基于RNG k-ε湍流模式的数值结果与试验数据吻合最好。⑶在镍铝青铜、玻璃和树脂纤维三种各向同性材料情况下,对该螺旋桨的三维流固耦合特性进行了数值模拟与分析。结果表明,流固耦合对镍铝青铜材料螺旋桨水动力和结构响应性能的影响较小,但对纤维材料螺旋桨水动力和结构响应性能的影响不可忽视,包括推力和扭转系数,敞水效率和流场,以及桨叶应力与应变等。⑷在三种不同叠层顺序复合材料情况下,对该螺旋桨的三维流固耦合特性进行了数值模拟和分析。结果表明,不同的复合材料叠层顺序和叠层角度组合,对螺旋桨水动力性能的影响较小,但对螺旋桨结构响应及尾流场特性具有较大影响。因此,选择合适的复合材料叠层对复合材料螺旋桨设计具有重要意义。
作者：	曹峰
专业：	船舶与海洋结构物设计与制造
导师：	尤云祥
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文