船用吊艙推進器結構強度的研究.pdf

1、目前，國際造船界密切地關注著船舶能效設計指數(shù)（EEDI）標準的變化。船用推進器的設計需要更全面、更深入地考慮推進效率、空泡性能、船尾的脈沖壓力、振動噪音、強度。設計出滿足國際標準的新型船用推進器是迫在眉睫。國內船用推進器水動力性能研究方法的不斷成熟，同時對特殊工況下推進器結構強度的研究也正在進行。在船用推進器中，由于調距槳和吊艙推進器各自的特點，兩者都具有巨大的潛在市場。本文基于單向流固耦合理論的數(shù)值方法對調距槳槳葉和吊艙推進器吊艙進行

2、結構強度計算。具體的研究內容如下：
　　選擇散貨船的MAU4-54槳為研究對象，計算得到不同進速系數(shù)下的水動力性能，并與試驗結果進行比較，兩者比較吻合，同時對槳葉的壓力場進行具體分析。再提取設計工況下的槳葉壓力系數(shù)數(shù)據(jù)，利用 TECPLOT軟件將壓力系數(shù)插值到實槳有限元節(jié)點上，再通過相似定律計算得到實槳槳葉水動力載荷。最后利用 ANSYS結構靜力分析軟件對實槳水動力載荷、離心力載荷進行加載、求解和強度校核，并具體分析槳葉應力、應變

3、，同時與CCS規(guī)范校核進行比較，兩者結果一致。此方法驗證基于單向流固耦合理論的槳葉結構強度校核數(shù)值計算方法是合理的。與規(guī)范校核方法相比，此方法提供了更全面的應力分布信息。
　　用 JDC3-65圖譜進行船-機-槳匹配設計，分別得出調距槳在設計工況、設計螺距下的系柱工況、最大推力工況三種情況下的幾何參數(shù)和轉速和水動力性能。再利用CFD數(shù)值方法分別對三種工況下的壓力分布進行計算和分析。再利用有限元法對三種工況下的槳葉強度進行計算和分析

4、，同時與CCS規(guī)范校核進行比較，兩者結果一致。結果表明：在設計工況下滿足結構強度要求，而在設計螺距下的系柱工況和最大推力工況下不滿足強度要求。
　　利用基于單向流固耦合理論的數(shù)值計算方法校核吊艙。首先對不同進速系數(shù)和不同來流方向下的拖式吊艙推進器進行水動力性能數(shù)值計算，同時分析吊艙包表面的壓力分布。再用有限元法對這兩種工況進行強度計算，分析吊艙表面的應力、應變分布。結果表明：最大應力發(fā)生在支架上端和前、后端；在吊艙小角度轉動時，吊