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基于数值方法模拟螺旋桨诱导的脉动压力
| 论文题名： | 基于数值方法模拟螺旋桨诱导的脉动压力 |
| 关键词： | 船舶振动;脉动压力;螺旋桨;计算流体力学 |
| 摘要： | 船舶的振动问题一直是一个人们非常关注的问题，振动会带来一系列的不良影响，甚至破坏船体结构。据统计有大约70％的船体振动是由螺旋桨引起，多年来，由螺旋桨诱导的脉动压力始终成为关注的对象。 对于脉动压力的研究，传统的理论方法过于繁杂，应用性不强;模型试验受限于环境导致耗资甚巨;经验公式法又存在较大的局限性。计算流体力学(CFD)作为一门新分支在流体的模拟问题上开辟了新的道路。电子计算机性能的飞速升级，加之理论的持续完善，CFD方法的优势慢慢显露。本文将使用CFD方法模拟船尾部的流场，并提取出各种相关信息，对螺旋桨引起的脉动压力进行预估。 本文首先对数值计算方法进行了可行性的检验，模拟了目前相对已经比较成熟的螺旋桨敞水性能。模拟中分别采用了标准k-ε，RNG k-ε和雷诺应力三种湍流模型进行对比。计算的结果与螺旋桨敞水图谱进行对比，得出了最适合的湍流模型，并绘制出数值模拟得出的螺旋桨敞水性能曲线，验证了CFD数值方法的可靠性。之后还分析了螺旋桨表面压力分布和尾流分布情况，体现了数值模拟可以获取整个流场中多种信息的优点。 之后对受船体影响的螺旋桨实现了瞬态的数值模拟，模拟了整个船尾部流场。根据得到的信息可以提取出桨在船体影响作用下的各种动力性能;通过预设的监测点可以对流场中任意位置压强进行实时监测，从而整理出螺旋桨诱导的脉动压力的波动曲线，并通过快速傅里叶变换分析其各频率下的成分组成。通过改变转速和船舶速度对比转速和速度对脉动压力幅值的影响。 最后，又计算模拟了桨-舵互相影响下的船舶尾部流场，得到监测点的脉动压力值，讨论了舵的存在对脉动压力的影响。 |
| 作者： | 刘迪 |
| 专业： | 水声工程 |
| 导师： | 马骏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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