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大型邮轮吊舱推进器水动力性能研究及多参数优化设计
| 论文题名： | 大型邮轮吊舱推进器水动力性能研究及多参数优化设计 |
| 关键词： | 邮轮吊舱推进器;优化设计;水动力性能;敞水效率;噪声强度 |
| 摘要： | 吊舱推进器作为当今邮轮市场最为普遍的推进形式，具有多种传统轴系推进所不及的优势。作为世界上第一种安装船体外部的电驱动螺旋桨推进系统，集合了推进与360°转向的功能。吊舱推进器设计新颖，优点众多，主要有节约燃油消耗、润滑油的使用量减少、传动损耗小等特点，因此也是目前豪华邮轮和工程船最主要的推进系统。其中良好的吊舱推进器水动力学性能，将直接影响到邮轮航行经济性和船舶操作性；优秀的声学性能也影响着随船航行人员的舒适性。本文将采用CFD方法，研究吊舱推进器的不同设计参数对其敞水性能以及噪声的影响。然后以吊舱推进器为优化对象，将吊舱推进器螺旋桨的螺距、盘面比以及吊舱体长径比作为设计变量，以敞水效率和噪声强度作为优化目标。然后综合考虑两个目标进行优化。主要研究内容如下： （1）以大型豪华邮轮吊舱推进器作为，将其按28.5的比例进行缩小，然后通过投影法进行螺旋桨的三维建模，在SolidWorks中生成物理模型。针对吊舱推进器的模型尺寸设计计算域，然后利用Starccm+六面体网格划分计算域。然后采用标准k-ε模型，对吊舱推进器的推进系数、扭矩系数与敞水效率进行计算，再通过再水池中进行模型试验验证数值模拟的正确性。?? （2）噪声的仿真是以Starccm+的气动声学模块作为仿真工具，在水动力学计算的基础上进行声学计算。为了分析吊舱推进器在稳态情况下宽频带噪声的强度与位置，通过“Curle”和“Proudman”模型监测吊舱推进器的偶极子与四极子噪声，从而达到对吊舱推进器发声源进行定位并求出此状态下噪声的最大强度。 （3）以上述三种参数为变量，均匀变化可变参数，进行仿真试验，求出在此三个参数下吊舱推进器的敞水效率和噪声强度。获得的数据通过回归分析法得到效率和噪声与可变参数之间的函数关系，并以此为目标函数，通过PSO优化算法分别针对两目标进行单目标优化，获得单目标下的最优解，之后对效率和噪声进行多目标优化，从而获得满足二者优化目标的优化解。 |
| 作者： | 赵鹏 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 周新聪;张聪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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