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原文传递螺旋桨非正常工作状态时的水动力性能研究

论文题名：	螺旋桨非正常工作状态时的水动力性能研究
关键词：	卡耳玛柯夫方法;自由转动桨;面元法;水动力性能;螺旋桨
摘要：	当多螺旋桨船舶运行时，可能发生这样的情况，即只有一部分螺旋桨在工作着，而非正常工作的螺旋桨包括几种种情况：折断桨叶后继续由主机带动其转动、折断桨叶后同时被锁定、螺旋桨被锁定不转动和螺旋桨自由转动。运用合理的方法预报这几种情况螺旋桨的水动力性能，可以为多螺旋桨工作时，部分螺旋桨不正常工作对船舶推进的影响研究奠定基础。本文运用经典面元方法和计算流体力学软件FLUENT对给定参数的螺旋桨模型进行了水动力性能预报，并与实验结果进行了对比，相比之下，经典面元法更准确，误差较小，FLUENT的数值模拟结果虽然误差稍大，但是在工程允许的误差范围之内，并且能更加直观、更加形象地模拟螺旋桨的叶表面压力分布、速度分布以及尾流场分布等。本文建立折断一个桨叶的模型，应用FLUENT进行求解，计算了折断一个桨叶的螺旋桨的推力系数、转矩系数随进速系数变化的规律，并计算出此时的效率，再与实验结果进行比较，对桨叶的叶背和叶面的表面压力分布进行了分析，研究了尾流场的流线分布。研究了折断一个桨叶的螺旋桨被锁定时的情况的阻力，并与不少桨叶的螺旋桨的卡耳玛柯夫计算结果和FLUENT计算结果进行了比较。本文分别运用FLUENT和卡耳玛柯夫两种计算方法，计算被锁定的螺旋桨的阻力，并分析其随进速系数的变化规律，比较两种方法的计算结果，研究了尾流场的流线分布。本文研究了自由转动的螺旋桨的转动规律，运用刚体转动稳定性的条件，将其分为两种状态，并在进速一定的情况下，分别对B4-55和B5-105两个桨的自由转动状态进行了分析，采用迭代的办法求出达到稳定状态时的的临界转速N，使得螺旋桨的转矩为零，给出了不同进速下的自由转动的B4-55和B5-105两个桨在达到稳定状态时的临界转速N，研究了在给定进速的情况下，推力、转矩随转速N的变化规律。给出了在不同进速下，B4-55桨在达到稳定状态时的合力，并与卡耳玛柯夫的计算方法进行比较，可以看出，采用卡耳玛柯夫的计算方法计算出来的合力值要普遍大于采用FLUENT软件的计算数值，但是偏差不是很大，都在工程上允许的误差范围之内，计算结果和合力的变化趋势也和实际相符，说明这种方法还是比较合理的。之后运用相同的办法对自由转动的B5-105桨进行了计算，也取得了不错的效果，并分析了不同进速下的B5-105桨达到稳定状态时的叶背和叶面的表面压力分布。本文在计算螺旋桨自由转动的情况时，用到的是采用FLUENT软件逐步迭代的办法，直到最后确定达到稳定状态的临界转速，由于这个方法的计算属于初步尝试，并且只有卡耳玛柯夫计算结果与之进行比较，并没有相关的实验结果与之对比，所以为了更好的预报自由转动的螺旋桨的运动规律，进行相关方面的实验研究还是很有必要的。
作者：	沈阅
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：	2007
正文语种：	中文