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原文传递船舶鲸尾轮推进器敞水性能研究

论文题名：	船舶鲸尾轮推进器敞水性能研究
关键词：	鲸尾轮推进器;敞水性能;推进效率;叶片摆动;流场特性
摘要：	鲸尾轮推进器是一种新近发展的船舶推进器。相比于传统螺旋桨推进器，鲸尾轮推进器在中低航速时具有推进效率高、绿色环保的优点，这使得其在船舶节能减排领域具有潜在的应用价值。目前国内外针对鲸尾轮推进器的研究尚处于起步阶段，针对其推进性能的分析也不全面，且尚无成熟的设计选型及推进性能计算方法。本文采用理论计算方法与计算流体力学方法对鲸尾轮推进器敞水性能以及该类推进器初步设计选型方法开展了研究。论文的研究内容和研究结果如下。　　（1）通过分析鲸尾轮推进器工作原理，建立了基于静稳态假设下的推进器敞水性能预报方法。针对一自行设计的鲸尾轮推进器，采用MATLAB编程计算了不同工况下的水动力性能，并求取了实现推进效率最高时推进器叶片的最佳摆角曲线。　　（2）在分析鲸尾轮推进器叶片摆动规律及其流场特性的基础上，本文给出了适用于CFD计算的鲸尾轮推进器流场建模方案。使用该方案对一工作原理类似的摆线式推进器进行数值计算，并将数值模拟结果与该摆线推进器的试验结果进行对比，校验了该CFD建模方案求取鲸尾轮推进器流场性能的可行性。　　（3）建立了鲸尾轮推进器流场CFD计算模型，得到了不同工况下推进器的水动力性能。计算结果显示鲸尾轮推进器可在较宽的进速范围内保持较高的推进效率。同时将CFD模拟结果与理论计算结果进行对比，验证了推进性能理论计算方法的可行之处及不足。　　（4）采用CFD计算方法分析了不同叶片数、叶片弦长、叶片长度以及叶稍端板尺寸对鲸尾轮推进器敞水性能的影响特性。在此基础上，针对叶片间流场相互干扰的机理进行了初步探究，提出了通过修改叶片摆角曲线来提高推进器敞水性能的方法。最后，针对叶轮直径D=1m的方案，确定了叶数为5、叶片弦长0.25m、叶片长度1.2m的一型整体性能较优的鲸尾轮推进器。　　（5）针对某螺旋桨推进船舶提出了一型鲸尾轮推进器设计方案。将该鲸尾轮推进器的水动力性能、几何尺寸以及做功能力与螺旋桨推进器进行了对比。通过该设计案例认为，对于中低航速的运输船舶，采用鲸尾轮推进器可以实现比螺旋桨推进效率更高的设计效果。由于鲸尾轮推进器可提升船舶的节能效果，故具有在实船上推广应用的潜力。
作者：	李松霖
专业：	船舶与海洋工程
导师：	徐海祥
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