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《华南理工大学》 2017年
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潜器系统运动及不同设计参数对系统中导管螺旋桨水动力性能的影响

赖宇锋  
【摘要】:本文运用计算流体的方法,采用多重滑移网格技术研究了水下潜器系统运动及不同设计参数对系统中导管螺旋桨水动力性能的影响。从单独导管螺旋桨延伸到带有水下潜器主体的情形,然后从单独导管螺旋桨分析梢涡的产生机理及改善方法,拓展到对水下潜器系统中不同导管螺旋桨的水动力特性和周围流场进行数值分析。主要研究成果如下:(1)单独导管螺旋桨进行转艏摆动时,推力具有对称性,且顺时针摆动时的推力比逆时针摆动时更大。(2)考虑水下潜器主体转艏运动的影响,各速度分量、诱导速度分量和推力的关系是:在一定的螺旋桨转速下,就导管螺旋桨整体而言,进速越小,螺旋桨所发出的推力越大;由于导管出口处激发出的梢泄涡作用,导致盘面后叶梢附近轴向诱导速度降低、压力增大,该处叶面与叶背之间的压差也随之增大;螺旋桨的推力沿桨叶径向的分布呈现出半径越大,所产生的推力也越大的特点。(3)增大导管迎角,加长导管长度的方法有效地改善了导管螺旋桨叶梢处的漩涡,使桨叶叶背和叶面处压力分布更均匀,导管螺旋桨更稳定。导管螺旋桨进速系数在0.4附近时,推力在导管和桨叶上的分布比较合理,导管螺旋桨具有更高的效率。(4)水下潜器主体搭配不同导管剖面的导管螺旋桨时,导管螺旋桨叶梢处漩涡差异性较大,并且转艏至不同的位置时,梢涡强度也不同,在转艏角θ=30°时最小。在梢涡方面,加大导管迎角,加长导管长度的导管螺旋桨表现出更优的性能。通过准确地模拟水下潜器系统中导管螺旋桨周围的流场特征、盘面处的各种速度分量与推力的关系,有助于提高对于导管螺旋桨推力产生机理的了解。此外提出了改善导管螺旋桨漩涡、提高稳定性的方法,从而为设计出操纵性能优良的水下潜器系统提供理论指导。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U661.313

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