收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

四桨两舵大型船舶螺旋桨的面元法设计研究

周斌  
【摘要】: 螺旋桨的理论设计方法的成熟为精确设计出满足设计要求的螺旋桨提供了可能,但是从升力线到流行的升力面设计理论设计螺旋桨都无法回避这样一个问题。即理论研究对于物体实际表面的假设与提高设计精确度之间的矛盾。想要用升力线或升力面对螺旋桨表面形状进行设计必须对物面条件进行简化,同时对于设计精确性的要求又需要设计的桨与实际形状更加接近。采用面元法设计螺旋桨可以更精确地设计螺旋桨的几何形形状,从而更好的满足高性能船舶对于螺旋桨具体性能的要求。 本文采用升力线理论求解满足设计要求的初始螺旋桨理论设计参数,与传统的升力线理论相比,增加了桨毂、黏性的影响。与采用复杂的数值计算的Cony方法比较表明两者几乎具有相等的精度,并且在高进速下环量更加均匀。 将面元法应用到三维翼型剖面设计的数值方法进行了详细的研究并举例计算,并对具体过程作了数值上的改进和创新。并提出了一种根据良好的压力分布形式母翼型精确设计满足给定升力系数和最大厚度限制的面元法设计方法。 引入智能优化领域中的粒子群算法(PSO)结合面元法对设计的翼型剖面进行了优化。并对优化的结果作了CFD验证,结果表明采用面元法设计的翼型具有相当高的准确性,同时采用PSO方法对于翼型的优化也是合理和有效的。 提出了一种能够使最终的设计桨环量满足设计环量分布的方法。成功的完成了既定的设计目标并在理论计算中得到了效率更高、空泡性能更优的设计螺旋桨。并针对四桨两舵螺旋桨推进系统的特殊性,把前桨的影响计入到后桨的伴流当中重新设计了后桨。理论计算表明设计的桨比原型桨具有更好的水动力性能。 本文用经典的升力线理论作为螺旋桨初步设计获取基本的设计参数,将面元法精确设计三维翼型剖面应用到螺旋桨翼型剖面的设计中,使得翼型剖面具有更均匀的压力分布,对结构强度的提高和空泡性能的改善起到积极的作用,设计翼型剖面的同时还引入了粒子群优化算法(PSO)来优化三维翼型翼型剖面,使得设计的螺旋桨剖面不仅具有良好的压力分布还具有更高的升阻比。从每个剖面的性能优化的角度出发,提高螺旋桨整体运行效率。对面元法在螺旋桨理论设计中的应用做了许多有益的尝试和探索。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 谭廷寿;螺旋桨面元法数值库塔条件的改进[J];船舶力学;2000年02期
2 高高;船舶兴波问题面元法的误差分析[J];水动力学研究与进展A辑;1997年04期
3 张宗斌,高正红;高阶满阵线性代数方程组的快速解法及其应用研究[J];空气动力学学报;2005年03期
4 谭廷寿;贺伟;;螺旋桨非定常轴承力计算[J];船海工程;2006年02期
5 孙宏;在二元柔壁自适应风洞中利用面元法进行三元模型实验[J];流体力学实验与测量;1997年04期
6 汤方平,王国强,刘超,周济人,成立;高比转数轴流泵水力模型设计与紊流数值分析[J];机械工程学报;2005年01期
7 石志广;李为民;;雷达目标一维距离像计算仿真研究[J];电光与控制;2006年05期
8 庞永杰,贺敬席,戴捷,倪绍毓;水下运动物体在相互接近过程中的水动力计算[J];船舶工程;1997年05期
9 张利军,宋艳秋,王言英;翼剖面二相流压力分布计算[J];大连理工大学学报;2004年06期
10 苏剑;杨永;;关于面向对象方法在面元法计算中的应用[J];科学技术与工程;2007年08期
11 胡健;黄胜;马骋;钱正芳;;船后吊舱推进器的水动力性能研究[J];哈尔滨工程大学学报;2008年03期
12 童秉纲,庄礼贤,李显霖;计算三维振动机翼上跨-亚音速压力分布的局部线化面元法[J];空气动力学学报;1984年03期
13 胡健,苏玉民,黄胜;螺旋桨诱导的船尾脉动压力的数值模拟[J];哈尔滨工程大学学报;2005年03期
14 刘小龙;王国强;;螺旋桨非定常性能预估的面元法[J];船舶力学;2006年02期
15 叶金铭;熊鹰;;螺旋桨尾流场的数值计算方法[J];水动力学研究与进展A辑;2007年02期
16 熊鹰;叶金铭;;用面元法预报吊舱推进器水动力性能[J];海军工程大学学报;2007年02期
17 马健;左文锵;陆文理;;穿浪双体船兴波阻力数值计算[J];中国舰船研究;2007年01期
18 胡健;黄胜;王培生;;螺旋桨水动力性能的数值预报方法[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2008年01期
19 蔡昊鹏;苏玉民;李鑫;沈海龙;;面元法预估导管螺旋桨水动力性能的一种新方法(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2009年04期
20 苏玉民,池畑光尚,甲斐寿;船舶螺旋桨尾流场的数值分析[J];海洋工程;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈红梅;邹早建;;基于NURBS高阶面元法的兴波阻力计算[A];2004年船舶水动力学学术会议论文集[C];2004年
2 解学参;黄胜;胡健;;面元法计算导管螺旋桨的定常水动力性能[A];黑龙江省造船工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年
3 胡健;黄胜;苏玉民;;吊舱推进器水动力性能研究[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(下册)[C];2005年
4 胡健;黄胜;闯振菊;马骋;;几何参数对螺旋桨尾流场的影响[A];黑龙江省造船工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年
5 胡健;马骋;钱正芳;杜度;陈科;;螺旋桨扰动流场的特性分析[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年
6 王超;何苗;周剑;常欣;黄胜;;侧斜与纵倾对螺旋桨水动力性能的影响分析[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
7 徐明;余永亮;童秉纲;;昆虫柔性翼挥拍运动的面元法研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
8 徐海祥;邹早建;;赛艇非线性兴波阻力数值计算[A];第十四届全国水动力学研讨会文集[C];2000年
9 叶永兴;王玉华;;螺旋桨理论在LPG船侧斜桨设计中的应用[A];第十三届全国水动力学研讨会文集[C];1999年
10 戴愚志;余建星;;基于几何独立的高阶面元法的多体水动力分析[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(上册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘日明;基于B样条面元法的浮体二阶水动力计算[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 洪毅;高性能复合材料螺旋桨的结构设计及水弹性优化[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 胡安康;沪东(HD)型船舶螺旋桨的研究与开发[D];哈尔滨工程大学;2002年
4 贡毅敏;全方向推进器的设计及其在潜艇上的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 蔡昊鹏;基于面元法理论的船用螺旋桨设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 胡健;螺旋桨空泡性能及低噪声螺旋桨设计研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
7 郭春雨;螺旋桨与舵附推力鳍相互干扰水动力性能数值计算[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 常欣;潜器全方向推进器的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 吴辅兵;振动翼推进及干扰效应非定常流体动力研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
10 覃新川;短翼水动力计算模型与多桨多舵水动力干扰研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周斌;四桨两舵大型船舶螺旋桨的面元法设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 郭俊;速度面元法预报螺旋桨水动力性能[D];武汉理工大学;2010年
3 刘子洋;面元法预报导管桨水动力性能[D];武汉理工大学;2004年
4 毛申睿;叠叶螺旋桨的水动力性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 方会东;船舶螺旋桨空泡性能理论预报[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 何海峰;高阶面元法预报螺旋桨水动力性能[D];武汉理工大学;2004年
7 蔡昊鹏;水下机器人扭矩平衡式推进器研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 马岭;基于NURBS面元法的船舶兴波问题数值计算研究[D];武汉理工大学;2002年
9 王诗洋;舰船双桨双舵推进系统的水动力研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 王博文;吊舱推进器水动力性能预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 叶红玲通讯员 陈耀群 王杜芬;中船螺旋桨公司靠科技含量吸引订单[N];中国水运报;2008年
2 记者 陈耀群;中海公司造桨能力跃升[N];中国船舶报;2007年
3 记者 陈耀群;常州中海主攻大桨求发展[N];中国船舶报;2010年
4 记者 陈耀群;常州中海生产经营齐头并进[N];中国船舶报;2008年
5 本版编辑 本报记者 臧亚伟 胡建武;七轴五联动机床填补国内空白 产学研合作取得新成果[N];机电商报;2007年
6 郑水平;辽河油田16项科技成果通过省级鉴定[N];中国工业报;2009年
7 张远平 沙正辉;南通申港公司交付首只6米大桨[N];中国船舶报;2008年
8 特约记者 彭小民;中设公司提前1年实现销售6亿元[N];中国船舶报;2004年
9 霍涛;高速桨叶的断裂与拆装工艺[N];中国船舶报;2005年
10 记者 陈耀群;前6月制桨590吨[N];中国船舶报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978