文档介绍：要摘本文在比较完整地了解船舶水动力计算中广泛应用的以速度势为基本变量的低阶面元法的基础上,,从理论和数值计算两方面说明了蒙瑞诺数值库塔条件的不足。依据大量实验结果,建立了新的可以考虑翼梢涡影响和涡面涡强衰减影响的三维短翼水动力计算模型。通过对三维短翼的水动力性能和翼后给定点沿流向的诱导速度计算表明:采用考虑翼梢涡影响和涡的衰减影响的计算模型,可以提高三维短翼的水动力性能计算精度;可以准确地计算出螺旋桨尾流场的速度峰值;可以较好地计算出三维短翼翼后的诱导速度分布。该计算模型在已考察的水动力性能、翼后诱导速度等方面比经典面元法更接近试验结果。应用新的水动力计算模型,详细研究了螺旋桨诱导速度场的分布规律,由于螺旋桨的旋转运动,既使对于定常情况,螺旋桨在流场中任意一点产生的诱导速度也是周期性变化的,这种周期变化与螺旋桨的几何形状、来流速度、载荷情况等有着复杂的关系。但是,对于远离尾涡区的点,计算结果表明:螺旋桨产生的诱导速度是近似正弦规律变化的。因此,对于这样点的诱导速度,只需计算相隔二分之一周期的任意两点的诱导速度即可得到满足要求的周向平均诱导速度。这一结论对于多桨多舵的相互干扰计算可节约大量本文通过迭代的方式考虑桨舵的相互影响,计算了单桨双舵的相互干扰问题,经与德国内河船研所的实验结果进行的比较表明:本文的计算结果与试验值吻合较好。最后,本文对某大型船舶的四桨两舵推进系统的位置参数进行了研究性计算,明确了各位置参数对推进性能的影响。关键词:三维短翼;面元法;螺旋桨;螺旋桨扰动场;桨舵干扰短翼水动力计算模型与多桨多舵水动力干扰研究计算时间。
綽邱把鯾瑃瓹短翼水动力计算模型与多桨多舵水动力干扰研究甌矗甐..,...Ⅱ
,篢—,珼短翼水动力计算模裂与多桨多舵水动力干扰研究瓺瓼,,..
作者┳:赳哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。日期:年
第滦髀引言快速性和操纵性都是船舶航行的重要指标,作为船舶推进装置的螺旋桨和作为船舶操纵装置的舵一直是造船界重要的研究对象之一。正确预报船舶螺旋桨的水动力性能和螺旋桨诱导的速度场一直是引人关注的研究课题。因为它和螺旋桨诱导的船体振动、螺旋桨噪声、螺旋桨空泡和推进效率等问题具有密切的关系。为了不同的使用目的,各种不同桨叶形状的螺旋桨广泛应用于实船。随着船舶吨位与船速的不断提高,船舶螺旋桨的设计必须兼顾效率、空泡、振动、噪音等多种性能要求,常规的螺旋桨图谱设计方法已经无法兼顾这些性能要求,因此理论方法设计螺旋桨将逐步成为船舶螺旋桨设计的主流。同时,在研究船舶螺旋桨的激振力以及在研究螺旋桨与船舵、船体和其它附体的相互干扰时,需要对螺旋桨诱导的速度场进行细致的研究。这些都对船舶螺旋桨理论提出了更高的要求。由于螺旋桨和舵都是布置在船后,而且相互比较接近,它们之间存在着相互干扰。这种干扰很早就弓鹆巳嗣堑淖⒁猓杂诘ソ暗ザ娴南嗷ジ扇糯题,自上世纪年代以来,人们就开始用理论分析的方法来研究桨舵干扰问题,其研究方法经历了各种升力线理论。升力面理论,直到目前使用较多的基于奇异性分析的面元法“卜嘲。随着计算技术的不断提高,其分析精度也得到持续提高,已能为桨舵的设计与总体布局提供指导意见“即嘲。对于单桨双舵以及多桨多舵的相互干扰问题,由于问题的复杂性,长期以来都是通过实验来研究嘶卜嘲,并通过实验来解决一些工程问题嘲。目前仅见到一个有关的理论分析文献,该文献讨论的是两桨两舵问题,螺旋桨采用无限叶数模型,舵的处理是把奇点分布在舵的中线面上,属于薄翼假设。面元法不对螺旋桨的几何形状做任何假设,直接将源汇和偶极子分布于螺旋
⒄垢攀桨和舵的表面,并在物面上满足边界条件,由于其计算模型较真实地模拟了螺旋桨、舵的几何形状与运转情况。因此,与文献的方法相比,可以更准确地预报螺旋桨和舵的水动力性能、叶面的压力分布和速度分布。本文希望通过面元法分析四桨两舵中桨舵的性能和它们之间的相互影响。为大型舰船四桨两舵推进系统的设计、性能预报、设备布置等提供参考意见。如果说年“史密斯”号试航中的偶然损伤,导致现代船用螺旋桨推进器的雏形得以确立。那么从年英国学者兰肯提出螺旋桨轴向动量理论算起,螺旋桨理论的发展已经历了一百多年的历史。现代船舶螺旋桨理论经历了各种升力线理论、升力面理论和面元法。它开始于将机翼理论研究的成果应用到螺旋桨理论。尽管机翼理论中的数学模型和不少基本概念都可