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摆线推进器水动力性能的CFD方法研究
| 论文题名： | 摆线推进器水动力性能的CFD方法研究 |
| 关键词： | 摆动水翼;摆线推进器;动力性能;动态响应 |
| 摘要： | 伴随着陆地资源的日益枯竭，资源丰富的海洋吸引了人类的眼球，促进了海洋资源的深入开发，在这一大背景下，海洋经济及海洋船舶工业得到前所未有飞速发展，其中海洋装备和高性能船舶需求量与日俱增，这就对海洋工程装备中关键设备船舶推进器提出了严格的要求，船舶推进器性能的好坏直接影响着船舶性能的高低。在船舶推进器中，一种具有优异操纵性能的船舶推进器—摆线推进器引起学者们的广泛关注，它可以在360°范围内连续、快速地改变推力的大小和方向，动态响应快速，强抗风浪能力等优点。这些优点无疑对提高我国海洋装备和高性能船舶性能具有重要意义。 本文分析和总结了国内外对摆线推进器的研究现状，总结了摆线推进器的研究历程，理论方法和 CFD方法研究历程以及未来发展趋势。在此基础之上，介绍了基于计算流体力学方法的基本理论和方法，从流体力学控制方程入手，讨论了基于有限体积法的控制方程离散方案，并对流体力学中的湍流模型和湍流模拟方法进行了研究对比。 首先研究了 NACA0012翼型做升沉俯仰正弦式摆动运动时推进性能。模拟分析了水翼作纯升沉，纯俯仰及升沉俯仰耦合运动时的水动力性能，并讨论了频率，升沉幅值及摆角三个影响因素对摆动水翼水动力性能的影响规律。 介绍了摆线推进器的工作原理，并根据其工作原理建立了二维摆线推进器数值模型，根据NACA3412翼型剖面的摆线推进器数值模拟结果与NSRDC报告中实验结果进行比较，验证了本文模型和方法的可行性。在验证了数值模型的可形性基础上，采用NACA0012翼型建立了二维摆线推进器数值模型，并对该模型进行了变偏心率推进性能模拟，在研究了推进性能随偏心率的变化规律的同时，对叶片的水动力特性进行了讨论，给出了叶片水动力与推进器推进性能的关系，为摆线推进器的设计以及叶片强度校核提供依据。 在单个摆线推进器数值模型基础上，建立了双摆线推进器数值模型，从双摆线推进器的旋转方向，桨叶相位角和双桨间距三个方面讨论了摆线推进器的水动力影响，并在最后试探性地研究了同轴对转摆线推进器水动力性能，这些研究成果对日后实际生产生活中安装双摆线推进器船舶设计具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 郑旦旦 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张洪雨 |
| 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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