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原文传递螺旋桨桨叶的设计与优化

论文题名：	螺旋桨桨叶的设计与优化
关键词：	螺旋桨;压力分布;强度校核;水动力性能
摘要：	由于自然资源日益匮乏，加上排碳量的增加已使得地球面临大危机，节能减排已经成为举世关切的议题，如何增加推进效率减少燃油消耗量，是未来船东主要的考虑因素。螺旋桨作为在船舶主要的推进器，如今对其性能提出了更高的要求。已有研究表明，利用航空惯用的端板理论，对螺旋桨叶梢加以改进，可以得到更高效率的螺旋桨。本论文从数值分析和优化设计两方面对螺旋桨进行了分析。　　本文首先从某消拖两用船出发，推算出其有效功率曲线，在此基础上对该船进行导管螺旋桨的图谱设计，并对导管螺旋桨进行了空泡及强度校核，通过计算流体动力学（CFD）的水动力数值计算，验证了设计的可靠性，形成了从最初的船型参数到预报螺旋桨敞水性能的整个设计流程。然后针对该船提出的桨径限制要求，对常规螺旋桨的桨叶叶梢进行改进，得到了叶梢具有大倾斜的卡普尔（Kappel）螺旋桨和叶梢具有端板的端板螺旋桨（CLT）。并利用STAR CCM+软件分别对这两种螺旋桨进行了水动力性能计算，系统地分析了螺旋桨的压力分布及周围流场等信息，结果表明叶梢有载的螺旋桨确实能够提高螺旋桨效率约2％。随后系统地探讨了侧斜，纵倾等参数对螺旋桨水动力性能，压力分布及周围流场的影响。最后，设计了一小型循环水槽，利用3D打印机打印出三种螺旋桨模型，对它们实施了螺旋桨敞水试验，试验结果进一步验证了本文CFD预报的准确性。并且表明，叶梢有载的Kappel螺旋桨和CLT螺旋桨确实对螺旋桨推力有积极影响，今后在设计同类桨时，直径可取同样设计条件下常规型桨直径的0.9~1倍。
作者：	赖海清
专业：	轮机工程
导师：	陈宁
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