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原文传递轮缘推进器水动力性能研究

论文题名：	轮缘推进器水动力性能研究
关键词：	船舶轮缘推进器;桨叶参数;水动力性能;结构设计
摘要：	21世纪以来人们对航运业的关注与日俱增，由于科学技术的发展和经济的增长，船舶的发展呈现出大型化、高速化、智能化的趋势，同时需要面对更加复杂的航行环境。在这种情况下，各种高新技术不断被开发出来运用在船舶上。轮缘推进，亦称为梢部推进就是一种新型船舶推进手段。相较于螺旋桨推进，轮缘推进将电机部分与推进部分高度集成，取消了传动轴结构，在节省船舶舱容的同时降低了轴系振动噪音，在复杂的工况下也能够稳定运行，极具应用前景。　　本文首先阐明了研究的目的和意义，简要介绍了国内外学者对轮缘推进器的研究和数值仿真的理论基础，然后以导管螺旋桨为对象进行数值仿真，验证了CFD软件的计算精度。研究轮缘推进器的水动力性能之前分析了轮缘推进器的工作原理，对轮缘推进器复杂的机械结构进行了适当的处理。通过三维建模得到可用于水动力性能计算的简化模型，并以简化模型为对象完成了对轮缘推进器水动力性能的仿真预报。在此基础上展开变参数研究，单独调整轮缘推进器桨叶的最大厚度分布、盘面比以及螺距比三项参数来研究桨叶参数对推进器水动力性能的影响。本文采用升力线理论提出了一种轮缘推进器的理论设计方法。利用变分法构造辅助函数，通过设置特定工况下的推力或扭矩求解函数极值，得到具有最佳环量分布的轮缘推进器桨叶叶型，在设计过程中引入扭矩修正公式修正导管槽道部分的扭矩，并以数值仿真验证了这种理论设计方法的有效性。最后为了研究轮缘推进器运用在船舶上的实际效果，选取安装导管桨的8000HP海洋平台工作船作为对象，开展船模快速性试验和数值仿真计算，验证了数值仿真在计算自航时的可靠性，再将原船装配的导管桨替换成轮缘推进器进行自航仿真计算，比较了导管桨和轮缘推进器在船舶航行时推进性能的差别。　　本文预报轮缘推进器水动力性能的方法对于相关研究具有一定的借鉴意义，提出的轮缘推进器桨叶理论设计方法为轮缘推进器的设计提供了参考思路，同时在自航方面的研究对于轮缘推进器在船舶航行的应用方面具有促进作用。
作者：	熊立众
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	孙江龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2021