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基于CFD方法的全方向推进器水动力性能研究
| 论文题名： | 基于CFD方法的全方向推进器水动力性能研究 |
| 关键词： | 全方向推进器;水动力性能;CFD计算;非定常工况;周期螺距角;滑动网格 |
| 摘要： | 全方向推进器可以产生任意方向的力，从而替代传统的槽道推进器，使潜器轻量化、小型化，同时改善操纵性能。按照螺距角的变化规律可分为定常和非定常两种工况，前者螺距角被锁定，后者可以周期性变化。 本文运用CFD软件计算了螺旋桨的定常水动力性能，给出了不同位置处的压力和速度矢量图。对不同进速系数下螺旋桨的推力系数KT，扭矩系数KQ，效率η0，进行分析。说明螺距角不变是一种特殊的非定常情况。 本文利用RNG K-ε模型，通过有限体积法和SIMPLE算法对非定常工况进行计算。通过轴向，侧向的推力系数变化，结合每对桨叶的静压、动压图，说明了螺距角周期性变化的影响。结果与尾涡分布图进行对照，验证了尾涡的无规律性。 基于对周围流场稳定性的假设和瞬时流场的发展性原理。采用滑动网格模型和多参考系(MRF)模型对非定常工况进行计算。结果显示，MRF方法计算结果较稳定，滑动网格更接近真实值，但波动较大。 分析了整体螺距角、周期螺距角、纵倾角对全方向推进器水动力性能的影响。结果显示，大的纵倾角可以获得更大的侧向力，周期螺距角的值对全方向推进器的水动力性能起决定性作用。 以全方向推进器计算为例，对FLUENT中网格划分，截断误差积累，加速收敛，求解稳定性问题进行了单独讨论。结合桨叶的旋转，对多坐标系中的各分坐标系的相对运动进行了说明。 |
| 作者： | 李辉 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 黄胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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