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吊舱推进器的水动力性能优化设计研究
| 论文题名： | 吊舱推进器的水动力性能优化设计研究 |
| 关键词： | 吊舱推进器;水动力性能;优化设计;电力推进系统;桨叶叶型 |
| 摘要： | 21世纪是海洋的世纪，海洋地位的提高使得海军的作用更加重要。2000年1月，美国时任海军部长Richard Danzig宣布美国海军将开始一个新纪元，即美国海军下一代水面战舰将采用电力推进系统。自从二战前美国海军放弃了电力推进而采用机械齿轮驱动，电力推进一直不被采纳，这个决定为船舶设计者提供了新的机遇(指采用电力推进系统)。在商业领域，特别是邮船，在此之前好多年就采用了电力推进，并正享受其所带来的利益。 FLUENT软件的设计基于“CFD软件群”思想，可针对各种不同流动的特点，采用合适的数值解法，在计算速度、稳定性、精度等方面达到优化组合。本论文利用FLUENT的这些特点模拟吊舱推进器的水动力计算，在没有图谱可以利用的条件下，使CFD成为螺旋桨设计的手段之一。本文运用这一手段，发挥CFD计算结果信息量大的特点，对推进器进行相关的性能计算，并结合试验数据和传统的图谱设计方法，优化导管、螺旋桨及其组合的水动力性能。拟解决的关键问题是用fluent软件建模与仿真，包括导管、螺旋桨组合的模型建立，给定合适的控制域、物理模型和边界条件等。论文主要完成了以下两方面的工作： 1) 对导管进行了二维和三维的建模，并在改变其基本参数(收缩系数、扩张系数、长径比、厚度比、平行中体长度等)条件下进行数值模拟计算，得到导管的流场分布和水动力特性。通过分析第一系列导管的计算结果，得到了几何参数变化对导管水动力性能影响的一些规律。根据这些规律，又在导管内放置电机前提下调整了导管的尺寸，产生了第二系列的导管几何形状，并进行了同样的数值模拟，最终选取了满足要求的性能较优导管。 2) 以普通导管桨的桨叶叶型为基础，配上第一步优化选定的导管对其进行三维建模，选取合适的计算模型及相关参数，在不同工况下对模型进行数值计算，得到相应的推力分配关系。将试验结果和数值计算结果进行比较。视两者的误差的大小的情况，重新调整计算模型及相关参数，直到结果满意为止，从而得出适用于该模型的计算方案。 试验结果与计算结果的对比表明本文采用的数值方法可以用于对导管桨水动力性能的模拟计算和预测，这必将降低设计成本，提高工作效率。 |
| 作者： | 范露 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 刘祖源;罗薇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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