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基于全结构化网格的艇后螺旋桨水动力性能预报方法研究
| 论文题名： | 基于全结构化网格的艇后螺旋桨水动力性能预报方法研究 |
| 关键词： | 舰船工程;螺旋桨;全结构化网格;水动力性能;预报方法 |
| 摘要： | 常规螺旋桨是现代舰船最主要的推进装置，其性能对舰船航行性具有至关重要的影响，因此准确预报螺旋桨的水动力性能至关重要。随着计算流体力学的发展，数值计算成为螺旋桨性能预报的重要研究手段之一。本文采用FLUENT商用软件，结合全结构化网格对艇后螺旋桨的定常及非定常水动力性能进行数值预报，并详细分析了全结构化网格在螺旋桨噪声预报方面的优势所在。 本文首先建立了螺旋桨三维几何模型，创新性地提出了全结构化网格的划分方法，并系统介绍了文中使用的RANS方法、湍流模型和螺旋桨旋转运动的处理方法。其次，对粘性流场中DTMB4381螺旋桨的敞水性能计算进行了网格独立性研究，比较了RANS方法结合不同湍流模型的计算精度。基于上述网格尺度要求和湍流模型，计算了DTMB4381螺旋桨的敞水性征曲线，与试验值误差在4％以内，并分析了桨叶的压力分布特点和流场特征。再次，基于全结构化Suboff艇+螺旋桨网格，采用滑移网格模型对DTMB4381螺旋桨的非定常水动力性能进行数值预报，详细分析了艇体周围流场特性，得出了螺旋桨推力的周期性变化规律。最后，针对潜艇螺旋桨噪声数值预报的难点，提出了采用LES求取潜艇尾部实尺度螺旋桨的边界层流动与涡流场的方法，结合LES对网格尺度和YPlus的要求详细分析了全结构化网格在螺旋桨噪声预报方面的优势所在。 本文对螺旋桨水动力性能的计算结果与模型试验吻合较好，验证了所使用的数值计算方法的准确性。创新性的提出了螺旋桨全结构化网格划分方法，在螺旋桨噪声性能数值预报方面具有巨大的应用空间与优势。 |
| 作者： | 陈敏 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张志国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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