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原文传递船舶螺旋桨敞水性能CFD模拟

论文题名：	船舶螺旋桨敞水性能CFD模拟
关键词：	船舶螺旋桨;敞水性能;数值模拟;计算流体力学;不确定度分析
摘要：	随着现代商船的高速化和大型化,螺旋桨的负荷越来越重,加剧了螺旋桨空泡和船舶振动,这已经成为螺旋桨设计者日益关心的课题,传统的方法对螺旋桨性能的研究已经不能满足对于新型船舶螺旋桨的设计需求。计算流体力学(CFD)方法能实现结果的可视化,克服了水池试验所需要的时间较长,投入的经费多等缺点,大大缩短了产品的开发周期,由于计算结果信息量大,该方法对螺旋桨的空泡和噪声性能研究提供了较高的参考价值。　　本文利用CFD软件FLUENT对船舶螺旋桨敝水粘性流场进行了数值计算,首先是利用Pro-E和Gambit对螺旋桨进行三维建模,利用周期性边界条件对螺旋桨的模型和计算域进行设计。通过计算得到的螺旋桨推力系数和扭矩系数的结果与水池试验图谱结果吻合较好,平均相对误差在10%以内,精度满足工程应用需要。　　分别选取标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型、Realizableκ-ε模型、雷诺应力四种湍流模型分别进行了计算。经过对比计算,总体上雷诺应力模型的精度比其他三种模型高。并分别对单通道和全通道方法进行了模拟计算,验证了采用单通道方法计算的可行性,使计算效率得到提高并大大降低了计算时间。　　分别对螺旋桨桨叶表面压力分布和尾流流场进行了考察,初步分析空泡可能出现的位置。通过对尾流场的观察验证了强载荷下螺旋桨对流体的抽吸作用增强出现了重荷下的尾流收缩现象,同时也表明径向诱导速度有随J增大而减小的趋势。　　利用ITTC(国际船模拖曳水池会议)的推荐规程对CFD模拟计算结果进行不确定度分析。本文共设计三套网格方案,网格加细比为√2。计算得到KT的不确定度为0.0262,Ko的不确定度为0.0384;修正后得到的不确定度KT为0.00522,KQ为0.0174。并且推力系数和扭矩系数的\|E\|均小于Uv,表明螺旋桨敞水CFD模拟计算结果得以确认,本文应用的网格精度得到的KT,KQ的值是可信的。
作者：	付颐鑫
专业：	轮机工程
导师：	于洪亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文