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基于CFD的三维线性摆线推进器性能优化研究
| 论文题名： | 基于CFD的三维线性摆线推进器性能优化研究 |
| 关键词： | 三维摆线推进器;数值模拟;水动力性能;叶稍端板 |
| 摘要： | 随着船舶工业及海洋工程的迅速发展，海工装备动力定位系统、高性能的工程船等都对推进器的操纵性能具有更高的要求，而相较于普通推进器，摆线推进器的操作性十分优越，通过改变摆线推进器叶片的摆动规律，可以在瞬间产生任意方向和大小的推力。 本文采用基于 CFD的数值模拟方法，对三维摆线推进器水动力性能展开研究，并达到验证 CFD数值模拟方法有效性、总结摆线推进器水动力参数随进速及偏心率变化规律、叶片弦长及厚度的三维线性优化及叶稍端板对摆线推进器性能及其三维绕流场优化研究的目的。 以NSRDC实验模型为母型建立CFD三维流场模型进行数值模拟计算，并将其结果与实验结果对比分析，两者变化趋势相同且计算结果误差较小，验证了采用 CFD数值模拟方法计算摆线推进器水动力性能具有有效性，能够较为准确地对其进行水动力性能预报。 研究总结摆线推进器及其单个叶片水动力参数随进速及偏心率的变化规律，对推进器叶片的强度计算及结构设计、摆线推进器结构及性能的提高等起到了积极意义。 在此基础上对推进器叶片的弦长及厚度进行三维线性优化。对叶片具有不同平均弦长及厚度、弦长及厚度沿叶展方向线性变化情况的摆线推进器进行数值模拟，并对数值模拟结果进行分析。研究表明，以上参数均会对摆线推进器的水动力性能产生一定影响，优化后认为平均弦长为弦径比?在0.176至0.262范围内、平均厚度在12％弦长左右、弦长沿叶展方向变化为叶片根稍弦长比?取1.007至1.252附近、厚度沿叶展方向变化为叶片根稍厚度比?较大时，摆线推进器的水动力性能较优。 摆线推进器在工作过程中，叶稍处的流体会由叶片压力面向吸力面翻转，形成叶稍涡，从而对推进器的性能产生影响。本文通过叶片末端添加叶稍端板的方式对其进行优化，研究叶稍端板对摆线推进器性能及其三维流场的影响，并最终得出其可以削弱叶稍涡影响、优化摆线推进器水动力性能的结论。 |
| 作者： | 张之卓 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 冯峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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