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《中国舰船研究院》 2017年
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三维水翼片空泡和梢涡空泡尺度效应研究

顾湘男  
【摘要】:螺旋桨空化是影响船舶隐身性能的一个重要因素,其中片空泡和梢涡空泡是两种主要类型。由于空化现象的复杂性,当前在工程实践中对螺旋桨空泡的预报主要依靠模型试验给出实船预报结果。由于无法满足全相似律,其引起的尺度效应成为影响预报精度的重要障碍,需要引入相关的修正方法。本文以三维水翼作为试验模型,在小型多功能空泡水筒和循环水槽进行相应试验,并通过数值计算辅佐,得到片空泡和梢涡空泡的尺度效应的影响规律,为空泡的实船预报打下基础。首先本文对片空泡和梢涡空泡的国内外研究进展在试验研究和数值模拟两方面进行了归纳评述,其次对本文中用到的模型试验方法和数值模拟方法做了详细的介绍。接着对三维水翼模型分别在小型多功能空泡水筒中不同雷诺数、攻角、播核密度和含气量条件下和循环水槽中不同雷诺数、攻角下的片空泡形态和梢涡空泡形态、片空泡和梢涡空泡的初生空化数进行了比较,初步建立循环水槽中梢涡空泡初生空化数的尺度效应修正公式,对比不同实验设备带来的试验结果差距。然后采用建立的数值模拟方法,对不同攻角和雷诺数下的水翼表面及其周围流场进行计算研究。对计算结果的分析,包括计算低压区域与空泡形态的对比、最低压力位置和试验空泡初生位置的对比、最低压力系数与初生空化数的对比,使得数值计算结果能为理论研究提供一定的参考作用。最后,对上述研究进行总结,得出了循环水槽中梢涡空泡初生空化数尺度效应的初步预报公式,从试验与数值模拟两方面对论文工作进行了展望。
【学位授予单位】:中国舰船研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U674.70

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