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原文传递船用吊舱推进器结构强度的研究

论文题名：	船用吊舱推进器结构强度的研究
关键词：	吊舱推进器;调距桨;结构强度;压力系数;水动力载荷;有限元法
摘要：	目前，国际造船界密切地关注着船舶能效设计指数（EEDI）标准的变化。船用推进器的设计需要更全面、更深入地考虑推进效率、空泡性能、船尾的脉冲压力、振动噪音、强度。设计出满足国际标准的新型船用推进器是迫在眉睫。国内船用推进器水动力性能研究方法的不断成熟，同时对特殊工况下推进器结构强度的研究也正在进行。在船用推进器中，由于调距桨和吊舱推进器各自的特点，两者都具有巨大的潜在市场。本文基于单向流固耦合理论的数值方法对调距桨桨叶和吊舱推进器吊舱进行结构强度计算。具体的研究内容如下：　　选择散货船的MAU4-54桨为研究对象，计算得到不同进速系数下的水动力性能，并与试验结果进行比较，两者比较吻合，同时对桨叶的压力场进行具体分析。再提取设计工况下的桨叶压力系数数据，利用 TECPLOT软件将压力系数插值到实桨有限元节点上，再通过相似定律计算得到实桨桨叶水动力载荷。最后利用 ANSYS结构静力分析软件对实桨水动力载荷、离心力载荷进行加载、求解和强度校核，并具体分析桨叶应力、应变，同时与CCS规范校核进行比较，两者结果一致。此方法验证基于单向流固耦合理论的桨叶结构强度校核数值计算方法是合理的。与规范校核方法相比，此方法提供了更全面的应力分布信息。　　用 JDC3-65图谱进行船-机-桨匹配设计，分别得出调距桨在设计工况、设计螺距下的系柱工况、最大推力工况三种情况下的几何参数和转速和水动力性能。再利用CFD数值方法分别对三种工况下的压力分布进行计算和分析。再利用有限元法对三种工况下的桨叶强度进行计算和分析，同时与CCS规范校核进行比较，两者结果一致。结果表明：在设计工况下满足结构强度要求，而在设计螺距下的系柱工况和最大推力工况下不满足强度要求。　　利用基于单向流固耦合理论的数值计算方法校核吊舱。首先对不同进速系数和不同来流方向下的拖式吊舱推进器进行水动力性能数值计算，同时分析吊舱包表面的压力分布。再用有限元法对这两种工况进行强度计算，分析吊舱表面的应力、应变分布。结果表明：最大应力发生在支架上端和前、后端；在吊舱小角度转动时，吊舱推进器的应力、应变分布是相似的，大小没有明显变化。
作者：	曾志威
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	汪宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文