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原文传递轮缘推进器水动力性能数值研究

论文题名：	轮缘推进器水动力性能数值研究
关键词：	轮缘推进器;水动力性能;导管桨;敞水效率;数值计算
摘要：	轮缘推进器是近年来出现的一种新型组合式特种推进器，它的最大特点是借助电流作用实现了无轴驱动，改变了传统轴系驱动螺旋桨的推进方式。无轴轮缘推进器对降低轴系建造成本、增大舱容、减小振动与噪声等方面具有突出的优势，特别适用于鱼雷、潜艇、军舰等舱容有限及隐蔽性要求高的应用对象。水动力性能的研究对于轮缘推进器的设计及应用起到至关重要的作用，本文采用模型试验与数值计算相结合的方法，对轮缘推进器的水动力特性及其影响因素进行研究，论文的主要工作如下：　　鉴于轮缘推进器和常规导管桨在几何模型具有相似性，因此论文首先采用STAR CCM+软件，基于RANS方法对常规导管桨的敞水性能进行数值模拟，并与试验值进行对比，验证了所采用数值计算方法的有效性，为后续轮缘推进器的水动力性能的数值计算提供了可靠的计算经验。　　论文随后对有毂型轮缘推进器的水动力性能展开了数值计算，分析了不同部件对推进器整体水动力性能的影响，并与具有相同桨叶和导管几何形状的导管桨进行了比较，结果表明轮缘推进器与导管桨的总推力基本相当，但由于环转子将消耗较大的转矩，导致轮缘推进器的敞水效率要低于导管桨敞水效率，在高进速系数下尤为显著，这一规律在随后进行的轮缘推进器与导管桨敞水试验中也得到了证实，试验结果与数值计算结果也具有较好的一致性。　　基于数值模拟手段，论文重点讨论了不同参数（有无桨毂、毂径比、环转子几何形状、电机定转子间隙）对无毂型式轮缘推进器水动力性能的影响规律。　　研究结果表明：　　1）无毂轮缘推进器的负荷、效率均高于有毂轮缘推进器；　　2）随着毂径比的增加，轮缘推进器的负荷及效率降低，但是影响甚小；　　3）环转子几何形状的改变对总推力的影响有限，环转子面积越大，其消耗扭矩越大，推进器敞水效率越低；　　4）电机定转子间隙越大，推进器负荷和效率也随之降低。在轮缘推进器设计时，在满足电机设计要求的前提下，应尽可能取小的环转子几何尺寸和定转子间隙。　　本文相关研究方法及结论对于理解轮缘推进器的水动力特性及其设计开发具有一定的参考价值。
作者：	邱鹏
专业：	船舶与海洋工程
导师：	陈克强;贺伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文