导管螺旋桨定常水动力性能预报

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近年来,提高船舶推进效率,减少船舶振动已成为船舶设计工作者面临的重大任务。导管螺旋桨,作为特种推进器的一种,最近一直受到国内外推进工作者的青睐。与普通螺旋桨相比较,在重负荷工况下导管螺旋桨的效率高,推力大,减少螺旋桨振动等一系列优点。所以,研究如何能更准确地预报导管螺旋桨水动力性能非常重要。本文应用基于扰动速度势的面元法和升力面理论的耦合方法,计算导管螺旋桨在均匀流场中的定常水动力性能。螺旋桨采用升力面理论计算,导管采用面元法进行计算。螺旋桨采用离散涡环法,将桨叶表面和桨毂表面离散为一系列双曲四边形,在四边形网格中布置集中涡环和线源分布,根据物面条件建立方程得到涡和源汇分布的强度。导管表面和导管尾涡采用四边形面元离散。以面元的几何形心为控制点,在每个物面面元上布置等强度的源汇分布和偶极子分布,每个尾涡面面元上布置等强度的偶极子分布。将计算得到的螺旋桨的诱导速度作为导管的来流,解出导管表面的环量,将导管的诱导速度并入螺旋桨来流,再次计算螺旋桨的涡环和源汇分布,如此迭代,直到收敛为止。通过伯努利方程求出导管表面上的压力分布,进而可以得到导管的推力,螺旋桨的推力和扭距可由茹可夫斯基升力定理求得。本文采用上述方法计算Ka桨+NO.19A导管在均匀流场中的水动力性能,与试验结果进行了比较,其结果是满意的,为以后的导管螺旋桨非定常性能计算打下基础,对导管桨设计也有一定的指导意义。
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