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导管螺旋桨匹配性及动态性能研究
| 论文题名： | 导管螺旋桨匹配性及动态性能研究 |
| 关键词： | 导管螺旋桨;工况参数;深水潜器;匹配性;动态性 |
| 摘要： | 深水潜器是一种具备观察、分析等能力并可承受水深几千米，方圆几百海里的作业系统。目前常见的如自主式水下航行器（AUV）等水下航行器，在科研方面（如海底可燃冰等资源的探测）、军事方面（如深海排雷、监测等）及民用方面（如海底捕捞、救援等）都得到广泛应用，对其各方面性能（如续航力、控制、噪声等）要求也越来越高，而潜器性能的好坏直接与推进系统有关，因此在保证其满足相关技术指标的前提下需要保证其动力系统具备优良的性能。目前导管螺旋桨相对传统桨具备更高效率、更大推力等原因广泛引用于诸多航行器。本文主要以导管桨为研究对象对潜器在执行任务时所遇到的一系列问题作深入探讨，为今后诸如导管桨等推进器应用于潜器时提供设计参考。 以19A/Ka4-50导管桨为原型，利用商业软件 Ansys-CFX和 Actran，分别采用求解RANS的方法和Lighthill声类比理论研究了导管桨的水动力性能和噪声性能。具体研究内容如下： 首先，分析了诸如一定范围内导管桨匹配参数下的性能，如桨叶盘面比和螺距比、导管长径比和直径比，主要研究其对效率的影响，并对比了不同参数下流场的信息。通过分析计算得到的数据，提出导管桨新的设计方法。通过该方法分析发现较小盘面比和直径比的导管桨具备较高效率，对该方法进行验证，发现具有一定的准确性，可作为今后导管桨设计的参考方法。 其次，研究了导管桨在变转速运行时的动态性能，主要分析由于转速变化而产生惯性力所导致的推力等性能发生的迟滞效应，其中转速采用正弦曲线形式波动，对其不同波动幅度和变化频率及不同来流情况下与定常结果（匀速状态）之间性能相位差作了对比，发现较小幅度、频率以及较高进速系数时推力延迟相位较小。 最后，为满足潜器运行时所要求的噪声指标，对导管桨在不同匹配参数及转速参数时的无空泡噪声进行有限元计算，分别研究了螺距比、长径比、转速频率和转速幅度对噪声的影响。为今后低噪声螺旋桨提供相关技术数据作为参考。此外，以 ITTC提出的空泡噪声相似性方法为参考，研究了导管桨在不同尺度及工况中的相似性，从数值计算结果来看，本文所推导不同尺度和转速的导管桨声压级变换公式具有一定的参考意义。 |
| 作者： | 李福正 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 周军伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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