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CLT桨敞水性能预报的势流方法与变参数研究
| 论文题名： | CLT桨敞水性能预报的势流方法与变参数研究 |
| 关键词： | 船舶推进器;CLT桨;敞水性能;梢涡结构;端板形式 |
| 摘要： | 船舶推进器的形式多样，推进器的效率关系到船舶能耗。为了提升船舶运营的经济性，推进领域的学者已经做了大量的推进器设计工作，无论是改变推进器的形式，如导管桨、对转桨、吊舱推进器、泵喷推进器等，或者改变某些具体的几何外形参数，如叶数、弦长、螺距比等，都是以保证螺旋桨的推力和效率为前提，进行其他性能的改进。CLT（ContractedandLoadedTip）桨也是螺旋桨优化探索的结果之一，其梢部特殊的端板结构可以隔断桨叶两侧流场交换，从而增大压力差，提升推力。 为了提升面元法计算CLT桨敞水性能的精确性，本文先从常规桨的三维几何坐标公式出发，分析了CLT桨特殊的端板形式对几何建模带来的影响，在叶剖面旋转一定角度的基础上，找到适合P1727桨的建模方式，并与ITTC给出的标模对比，验证了此方法的合理性。随后给出了针对CLT桨端部结构的建模参数，提供了端板参数化建模的依据，为CLT桨的设计提供了模型基础。 基于StarCCM+对CLT桨进行敞水性能的计算，梢涡结构与尾流场分布的模拟，提取了盘面流场进行辅助分析，与国际公开的敞水试验值进行对比，验证了计算策略的有效性。同时，分析了不同进速系数下的主涡与端板涡结构分布与演化状况，提取了梢涡半径和螺距，为面元法经验尾涡模型的设置提供基础。 根据面元法计算常规桨敞水性能过程，分析面元法计算CLT桨误差较大的原因。根据StarCCM+计算得的不同进速下的尾涡，提取双尾涡的螺距与半径分布，计算水动力螺距角并作为面元法预设尾涡的输入条件，低进速时考虑尾涡收缩的影响。改变网格分布形式，保证生成质量较高的桨面与尾涡面网格，结合试验值与StarCCM+计算得到的敞水性能结果与叶剖面压力分布进行方法有效性验证。 最终，通过端板参数化建模方法，建立最小端板宽度模型P1727-mod-S，进行面元法的CLT桨变参数敞水性能预报适用性分析。保证改进后的面元法计算方法不仅适用于P1727桨的敞水计算，也可以用于设计阶段不同桨型的敞水性能预报。给出了以P1727桨为母型的系列图谱，可供CLT桨设计者参考。 |
| 作者： | 赵雷明 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 王超;王文全 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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