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导管攻角及串列式布置参数对螺旋桨影响研究
| 论文题名： | 导管攻角及串列式布置参数对螺旋桨影响研究 |
| 关键词： | 船舶螺旋桨;导管攻角;布置参数;水动力性能;水声性能 |
| 摘要： | 导管螺旋桨以及串列式螺旋桨是在传统形式螺旋桨的基础上，开发并制造的。导管螺旋桨设计初衷是为了避免螺旋桨受到外界异物干扰，在螺旋桨外围加上了套筒。然而普通螺旋桨加上套筒后，船舶水动力性能更优。串列螺旋桨是两个普通螺旋桨安装在同一轴线上的推进装置，两桨旋转方向相同。与单桨系统相比，在重载工况时，水动力效率有明显提高，来自船尾的振动也显著减少。在本文中，将基于计算流体力学方法，应用ANSYS Fluent软件；以KP458单桨，具有不同导管攻角（15°≤θ≤45°）的导管桨，以及具有不同桨距比、直径比的串列式螺旋桨作为研究对象；使用MRF方法，采用RNG k-?湍流模型，在不同进速系数（0≤J≤0.75）工况下，进行详细的水动力性能和水声性能研究。 关于水动力性能研究方面，对KP458单桨进行水动力性能计算，并与试验数据对比，二者吻合良好；并对15°,20°,30°以及45°导管螺旋桨进行水动力性能计算。结果表明，当进速系数J小于0.4时，单桨的KT，KQ和?0大于导管螺旋桨；当J大于0.65时，导管螺旋桨水动力性能优于单桨。此外，导管螺旋桨的推力系数，转矩系数随导管攻角的增大而增大；而在高进速系数工况下，30°导管螺旋桨的水动力效率大于其他导管螺旋桨。关于串列式螺旋桨，结果表明，在直径比为1.0的条件下：当桨距比为0.29时，KT取得最大值；然而?0在0.3时取得最大值。当桨距比为0.29的条件下：KT在直径比为0.97时取得最大值，而?0在0.95时取得最大值。 关于水声性能研究方面，采用FW-H声学模型，计算出了单桨和导管螺旋桨，在不同进速系数工况下的声压级曲线图。KP458单桨的噪声声压级随进速系数的增大而减小；导管螺旋桨的噪声声压级高于单桨，并且随着导管攻角的增大而增大。同时对单桨和导管桨的噪声指向性进行探究，发现15°导管螺旋桨的噪声声压级在J=0.6时最高，且并非随推进系数的增大而单调变化。对20°导管螺旋桨的宽频带噪声进行计算，并分析了桨叶表面的声功率级分布情况：较高的声功率级分布在叶片的尖端和叶片导边，较低的声功率级集中分布在螺旋桨桨毂附近区域；计算所得的声功率级分布状态与采用FW-H声学模型计算所得结果相一致。 |
| 作者： | 宫庆伟 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 刘杨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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