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考虑船体影响的摆线推进器水动力特性研究
| 论文题名： | 考虑船体影响的摆线推进器水动力特性研究 |
| 关键词： | 摆线推进器;船体影响;水动力计算;水动力性能 |
| 摘要： | 摆线推进器作为船用特种推进器的一种，具有良好的操纵性，从而广泛应用于海洋工程装备的各个领域。摆线推进器通过改变偏心点的位置可以产生不同方向的力，实现原地回转，平移等操作，其良好的操纵性对于拖船，渡船等对于机动性要求较高的船舶具有巨大的应用价值。摆线推进器通常垂直船体水线面安装于船底，其运动由绕推进器中心点公转与绕叶片本身自转构成，且由于叶片数目较多，导致叶片间的水动力干扰十分复杂，增加船体后，船体的伴流的存在加剧了叶片间的复杂干扰。基于摆线推进器与船体之间特殊的结合方式，可以使用二维方法探究船体水线面形状对摆线推进器水动力性能的影响。研究不同船形与不同安装位置的摆线推进器的水动力性能，对摆线推进器的设计，匹配的合适的船型具有重要的工程指导价值。 本文使用CFD方法分别计算敞水与船体影响下的摆线推进器的水动力性能，将整体工作概括如下: 简要阐述研究摆线推进器的工程实际意义，理论与试验研究的历程，应用现状，针对目前摆线推进器研究存在的问题提出使用二维方法研究敞水与船体影响下的摆线推进器水动力特性的思路，给出论文的总体框架。在此基础上介绍摆线推进器的运动原理，控制方程及水动力相关的计算公式，构建简单的摆线推进器模型，在完成网格与时间步长的收敛性分析的基础上，确定合适的计算策略后，分别对敞水与船体影响下的摆线推进器进行变参数分析，研究不同运动参数下摆线推进器的水动力性能的变化规律。而后进一步将相同参数下考虑船体影响与敞水下摆线推进器水动力性能曲线进行对比，研究增加船体后对推进器造成的具体影响。结果表明相同偏心率与来流速度下增加船体后会使摆线推进器的主推力与转矩幅值与波幅增加，侧向推力方向发生改变。 在得到增加船体后对摆线推进器造成的影响后，改变船体的丰满程度与推进器的安装位置，研究不同丰满程度的船型与不同安装位置的摆线推进器的水动力性能。通过对比不同工况下的流场，涡量场与压力分布情况，探究水动力性能发生改变的原因。结果表明船体丰满程度越高，推进器后尾流场高速区与低速区之间的差值增加，推力与转矩增加。当摆线推进器由原位置分别向船艏、船艉、船舯和船体两侧移动时，对摆线推进器水动力性能造成的影响不同，其中摆线推进器侧向位置的改变对水动力性能的影响相对更大。 |
| 作者： | 刘贵申 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 胡健;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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