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基于速度势面元法的三维水翼与螺旋桨水动力性能预报
| 论文题名： | 基于速度势面元法的三维水翼与螺旋桨水动力性能预报 |
| 关键词： | 船舶螺旋桨;水翼;水动力性能;速度势面元法 |
| 摘要： | 随着船舶运输业和计算流体力学在世界范围内的快速发展，作为船舶水动力装置的水翼和螺旋桨也取得了不断的进步。应用数值计算方法可以更加灵活的对螺旋桨和水翼的水动力进行快速准确预估，有效的规避由于设计弊端导致的水翼和螺旋桨的噪音、振动和空蚀等缺陷，提高螺旋桨和水翼的水动力性能和效率，具有经济快速的优势。因此，应用数值计算方法，准确快速的进行螺旋桨和水翼的水动力性能预估和分析具有重大的实际意义。 面元法是一种在物体的实际表面应用边界条件进行数值求解的数值计算方法，该方法能够对水翼以及螺旋桨的复杂表面形状进行精确的描述，并且建立准确的参数化数学模型，从而能够更容易对所计算物体进行水动力求解与设计。根据目前的面元法发展情况来看，已经有越来越多的国外的科学研究单位和组织使用该理论方法预估与研究螺旋桨的水动力性能和表面压力分布，并进行相关的水动力分析。 区别于常见的单一奇点的涡格分布速度面元法，本文应用由两种奇点组合分布的速度势面元法，并且在此基础上加入了B样条曲线拟合，对面元角点和控制点进行更加精确的插值与拟合，由于B样条曲线的拟合与计算过程涉及控制点周围的若干面元，因此能够确保插值点的精确性和连续性。在本文中，布置于面元上的奇点元素的拟合分布也采用了B样条曲线拟合，这在一定程度上保证了奇点强度计算结果的连续性，降低了表面速度势的突变的可能性，提高了计算的精度和效率。 本文应用上述数值方法对二维翼型的表面压力系数和升力性能进行了计算与分析，并与相关的试验数据进行了对比和分析;针对三维水翼，本文除计算分析了压力系数、升力系数、诱导阻力系数和力矩系数等水动力性能外，还分析了不同展弦比的后掠型水翼与上反型水翼的水动力性能随不同后掠角与上反角的变化;另外本文首次应用该理论方法，对水下直升机的定常水动力性能和非定常水动力性能进行了预估，验证了其设计的合理性与可行性;最后本文对不同型号的螺旋桨进行了表面压力分布、推力系数和扭矩系数的计算，并与试验数据进行比较分析。 |
| 作者： | 宁鹏 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陈振纬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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