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导管螺旋浆的水动力性能分析与设计优化
| 论文题名： | 导管螺旋浆的水动力性能分析与设计优化 |
| 关键词： | 导管螺旋浆;水动力;性能分析;导管螺旋桨;优化设计技术;效率提高;数值分析;模拟退火算法;网格数;粘性流体力学理论;优化结果;压力系数;湍流模型;湍流参数;变螺距;计算;直径;潜水器;滑移网格技术;螺旋桨推力 |
| 摘要： | 潜水器的推进器有多种形式,但是普通桨和导管桨应用最为广泛。论文主要从数值分析和优化设计两个方面对螺旋桨进行了研究。数值分析基于粘性流体力学理论,在全场进行求解,由于考虑了旋涡影响,更能模拟真实流场。优化设计技术能够在诸多相互制约的限制条件中找到最优的组合方案,从而使我们的优化目标效率提高和压力增加。 论文首先以NACA0012二维水翼为对象,对其进行了CFD数值模拟,并与试验值进行了比较,然后在iSIGHT平台上整合Fortran程序、Gambit前处理器和Fluent软件对其进行形状优化,优化结果表明,水翼的升阻比提高,最小压力系数增加。 论文对常规螺旋桨DTRC4119桨进行了不同网格数、不同湍流参数和三种不同的湍流模型的模拟,得出了在所用的几种网格中出现网格数越多模拟越精确,湍流参数采用公式计算要比经验计算的结果准确的结论,并且在现阶段湍流模型还是两方程的计算比较准确。在DTRC4119数值分析的基础上,进一步对某潜水器的导管螺旋桨进行CFD模拟,采用多块混合性网格,滑移网格技术,计算结果较为准确。 论文接着利用导管螺旋桨面元法程序进行了优化,主要有变螺距、定螺距和直径、变螺距和直径三组优化。优化以螺距比、直径为设计变量,拉丁超立方试验设计、模拟退火算法和NSGA-Ⅱ三种全局优化算法为手段,螺旋桨推力不低于现有值为约束,螺旋桨效率提高、桨叶各半径最小压力系数提高为目标。优化结果显示,效率提高,各半径负力系数值的增加总体较好。优化表明采用优化平台节时节力,能够较好探讨各参数对目标的影响,进而缩小设计考虑范围,优化设计结果。 |
| 作者： | 马艳 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 徐玉如 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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