不同通氣形式下半浸式螺旋槳水動力性能數(shù)值研究.pdf

1、半浸式螺旋槳作為一種新型的特種高效螺旋槳，在高速艇上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是，迄今為止，人們對于半浸槳的水動力性能、力的脈動特性以及流場特性等還缺乏足夠的認(rèn)知。目前，研究半浸槳的主要手段是水動力學(xué)實驗。但是半浸槳的水動力學(xué)實驗受到花費高、操作困難等多重因素的限制。而半浸槳的理論研究近年來雖取得了一定的進步，但依然缺乏成熟的理論以指導(dǎo)設(shè)計工作。隨著CFD方法的快速發(fā)展，應(yīng)用該方法研究半浸式螺旋槳成為可能。
　　本文通過雷諾平均(

2、RANS)方程計算半浸式螺旋槳的流場，利用VOF(Volume of Fraction)方法捕捉自由液面，應(yīng)用滑移網(wǎng)格技術(shù)模擬半浸槳的轉(zhuǎn)動。通過對標(biāo)準(zhǔn)半浸槳模型841-B的數(shù)值模擬，并將計算結(jié)果與實驗結(jié)果相比較。分析可知:在J=0.8～1.1之間，推力系數(shù)Kt、扭矩系數(shù)10Kq的誤差在10％之內(nèi)并模擬出了半浸槳的過渡區(qū)。計算結(jié)果表明，利用CFD技術(shù)對半浸式螺旋槳進行數(shù)值模擬是可行的。利用該數(shù)值方案計算某實艇上安裝的半浸槳，研究了浸深比I

3、t、斜流角ψ對其水動力性能的影響，并對其受力的脈動特性以及流場特點進行了分析。研究結(jié)果表明:半浸槳浸深越大其受力的脈動性越小。在尾流場中，滑流作用占據(jù)主導(dǎo)地位，徑向方向上存在明顯的滑流邊界。自由液面以下區(qū)域軸向速度梯度很大，而橫向速度明顯增大;自由液面以上區(qū)域軸向速度與橫向速度明顯增加，但其滑流邊界并不明顯。橫向速度以自由液面為界，發(fā)生了較大的變化。而斜流角對半浸槳水動力性能的影響較小。斜流角的存在相當(dāng)于半浸槳浸深略有增加。
　　

4、當(dāng)半浸槳在大浸深情況下工作時，其扭矩就會急劇增加，此時通過通氣管對其進行通氣以降低扭矩。本文通過數(shù)值計算模擬了通氣管直徑，出氣口徑向位置與縱向位置對半浸槳水動力性能的影響。結(jié)果表明:通氣管直徑越大，半浸槳的推力T、扭矩Q越小，在低進速時效率增大;通氣管出氣口的徑向位置與縱向位置對低速時影響較大。通氣管直徑的改變影響的是通氣量的變化，而出氣口縱向位置與徑向位置的改變影響的是半浸槳對空氣的抽吸作用。
　　本文提供的數(shù)值方法為進一步研究