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原文传递水下航行体泵喷推进器非定常水动力预报的面元法研究

论文题名：	水下航行体泵喷推进器非定常水动力预报的面元法研究
关键词：	泵喷推进器;导管桨;面元法;非定常水动力预报;性能预估;水下航行体
摘要：	本文采用基于速度势的双曲面元法,对单桨的定常和非定常、导管桨的定常和非定常性能以及泵喷推进器的定常和非定常性能预估进行了系统的研究,主要的内容由以下几个方面组成:◆单桨和单导管的定常性能预估基于速度势的双曲面元法,对单桨定常性能计算进行了研究.首先,考核了面元影响系数计算方法,影响系数计算采用两种不同的计算方法: 近场采用精确公式和远场采用高斯积分近似公式.通过对求解影响系数算例的验证,决定将双曲四边形面元进一步分解为三角形面元进行影响系数的计算.然后,对影响桨性能计算精度的一些参数进行了详细考核,例如:不同的尾涡模型,网格划分形式,网格数目等.对于单导管的定常性能预估,添加了斜流情况下进流处理. ◆单桨的非定常性能预估根据非定常的特点,计算程序有别于第一部分,主要为:奇点系统在各个桨叶上分布；在每一时刻,各个桨叶的随边都满足等压库塔条件,桨的泄出涡强度以时间序列更新.以挪威船舶技术研究所(MARINTEK)提供的PF-W-B桨和22<'nd> ITTC Propulsion Committee关于面元法讨论会上推荐的HSP桨与D4679桨作为算例进行验证.◆导管桨的定常性能预估导管和螺旋桨都采用速度势的双曲面元法,两者的水动力影响通过迭代来进行.桨对导管的诱导速度采用周向平均和周向非平均两种处理方法. 在系统研究了一些重要参数对导管螺旋桨性能预估的影响之后,对常规导管桨和导管调距桨的水动力性能进行了预估.◆导管桨的非定常性能预估导管和螺旋桨都采用非定常速度势的双曲面元法.在时域范围内通过迭代计算考虑桨和导管的相互影响,桨泄出涡与导管泄出涡之间的非定常干扰采用了时域内简化处理. 以JD7704导管+Ka4-55(P/D=0.8)简易导管桨为算例,假定两个流动情况:(1)均匀来流；(2)周向变化的轴向伴流Wx=0.3+0.3xcos20,对非定常程序进行了考核.还对MARINTEK提供的在空间非均匀伴流场中的导管螺旋桨进行了性能计算,计算发现:螺旋桨转动过四圈后,计算结果就已达到收敛. ◆泵喷推进器的定常和非定常性能预估对均流中泵喷推进器的定常水动力性能,建立了一个面元导管+面元转子+面元定子的数值计算方法,运用两两之间轮番迭代求解法来预报泵喷推进器的定常性能.其中,相互之间的诱导速度场计算都是采用周向平均化处理.对非均流中的泵喷推进器的水动力性能,运用每个时间步长两两之间轮番迭代求解法来预报泵喷推进器的非定常性能.转子采用的尾涡模型与导管桨中桨采用的尾涡模型一致.定子的尾涡模型可以采用直尾涡模型或扭曲旋转的尾涡模型. 对均流下带前置定子的泵喷推进器进行了性能预估,分别采用定常程序和非定常程序计算,两者的计算结果基本一致,不过与实验结果相比还有待提高.本文单桨的定常和非定常、导管桨的定常和非定常性能预估以及泵喷推进器的定常性能预估部分是泵喷推进器非定常性能预估工作的基础,论文的各个章节在这几个方面内容上详细展开.
作者：	刘小龙
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	王国强
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文