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原文传递螺旋桨四象限水动力性能研究

论文题名：	螺旋桨四象限水动力性能研究
关键词：	舰船螺旋桨;水动力载荷;流场特性;操纵性能
摘要：	近年来船舶向着大型化、高速化发展的同时，海上交通密度增加，且近年冰川融化加快，航母等舰船在行驶过程中遇到浮冰的几率增大，遇到此类紧急情况需要进行倒车、停车操作。为保证船舶安全航行，需其开展多机动航行的操纵日益增加，船舶机动航行时螺旋桨在复杂工作条件下的性能表现十分重要。研究螺旋桨四象限问题掌握螺旋桨在复杂工作条件下性能表现、辅助各种特殊机动问题的关键所在。掌握螺旋桨在不同象限的水动力载荷变化规律、流场特性可以更好的指导船舶设计工作，使船舶具有更好的操纵性能，使驾驶员更好的了解船舶性能、安全规范操纵。　　本文以国际标准螺旋桨模型KP505桨为研究对象，在哈尔滨工程大学循环水槽实验室，基于自主搭建的TR-PIV流场测试系统和敞水箱载荷测力平台，开展该桨在4个象限下的水动力测试试验和流场测试试验;同时，在上述开展的试验结果的基础上，以STAR-CCM+为求解器，开展数值模拟策略研究，并指定如下数值模拟策略:采用以RANS湍流模型开展螺旋桨各象限的水动力性能计算，待计算收敛后，选用LES湍流模型开展流场细节的仿真计算;基于可获取的国际标准螺旋桨模型(DTMB4381桨)试验数据，验证制定的数值模拟策略的正确性;接着，采用上述经过验证的数值模拟策略，开展KP505桨4个象限的水动力载荷和流场仿真计算并同在循环水槽获取的试验结果开展对比。结果表明:搭建的TR-PIV流场测试系统和敞水箱载荷测力平台能有效的测量螺旋桨不同工况下的载荷和流场，制定的数值模拟策略具备较高的计算效率，对比发现:在水动力载荷方面，数值模拟和试验结果整体趋势一致，正常工况比紧急工况具有更高的重合度;在流场方面，正常工况中涡的脱落现象表现相同，紧急工况因流场脉动大，无法找到相对应关系，不易进行比较。
作者：	王思宇
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	郭春雨
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2021