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船用螺旋桨的不对称导管的设计与应用
| 论文题名： | 船用螺旋桨的不对称导管的设计与应用 |
| 关键词： | 船用螺旋桨;不对称导管;阻力性能;轴向伴流 |
| 摘要： | 螺旋桨工作在船后不均匀尾流场中，这会使螺旋桨的桨叶负荷不均，从而引起螺旋桨的空泡、噪声问题。本文针对船后的不均匀尾流场，设计一个不对称导管，以达到改善船后伴流的效果。 首先，本文通过ICEM网格软件，对不同系列的加速导管进行建模，然后用STARCCM+软件对不同系列的加速导管进行计算，探究改变导管长度、改变导管剖面攻角和改变导管拱度对流体加速效果的影响，然后对桨盘面处的轴向速度进行分析，并总结其规律性变化。 然后对KCS裸船的阻力性能进行计算，并将计算值与试验值进行对比，结果表明，本文的计算方法是可行的。然后对自由液面对桨盘面处轴向伴流的影响进行分析，结果表明，自由液面对桨盘面处轴向伴流的影响很小，且在没有自由液面的情况下，计算结果收敛的更快。基于之前的计算分析，对不考虑自由液面的KCS船的尾流场进行计算，采用SSTk-ω模型对4种不同缩尺比的KCS船的标称伴流场进行计算。并对不同缩尺比的KCS船在桨盘面处的伴流分数进行分析，计算结果表明:在不同半径处的平均伴流分数的倒数与雷诺数对数呈正相关;且KCS船在桨盘面处的伴流峰值随缩尺比的减小而减小，小尺度船的尺度效应更明显。然后以KCS裸船伴流场的研究为基础，针对桨盘面处轴向伴流分布特点来设计一个不对称导管，使得船后伴流整体变得均匀，并对船-导管的性能进行计算，通过对桨盘面处的伴流分数进行分析，发现在桨盘面的00-800及2800-3600的范围内，不对称导管对该范围内的流体起加速作用;在桨盘面的900-2700，不对称导管对该范围内的流体起减速作用。对比发现，安装不对称导管的KCS船确实可以改善桨盘面处的伴流，使桨盘面处的伴流整体变得均匀。 最后对本文设计的不对称导管和KCS船及KP505桨进行计算，然后分析本文所设计的不对称导管对桨盘面处的流场影响。首先对KCS船和KP505桨一体的性能进行计算，并将计算值和试验值进行对比，以验证本文计算方法的准确性。然后对安装不对称导管的船桨进行数值计算，并对安装不对称导管的船体性能进行分析，还对不对称导管在桨盘面处轴向伴流进行分析，我们发现不对称导管对桨盘面上半部分流体起加速作用，对桨盘面下半部分流体起减速作用。通过对安装不对称导管的船后螺旋桨的脉动力进行分析，发现安装不对称导管可以使螺旋桨的推力及转矩的脉动幅值变小，从而减小由螺旋桨引起的振动。 |
| 作者： | 郭婷婷 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 马山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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