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新型仿生螺旋桨水动力性能及噪声性能研究

姜慧  
【摘要】:作为船舶最常规的推进装置,人们对不同船舶所使用的螺旋桨提出了不同的要求。传统螺旋桨已经越来越难满足特种船舶的各种复杂工况,研究具有较好的水动力性能、空泡性能以及噪声性能的新型螺旋桨一直以来都是国内外研究者的工作热点。在许多新型螺旋桨的设计过程中,运用到了仿生学的原理,座头鲸、金枪鱼以及猫头鹰等生物的特性为螺旋桨的研究提供了一种新的方向。本文依据座头鲸鳍状肢的凹凸前缘结构和猫头鹰翅膀的锯齿结构,设计出一种具有前缘突起且叶梢呈锯齿形的新型仿生螺旋桨。论文利用CATIA软件分别建立了导边带有凹凸结构的仿生桨,叶梢呈锯齿形的仿生桨以及导边带有凹凸结构、叶梢带有锯齿结构的仿生桨。利用STAR CCM+划分网格并分别计算各系列仿生桨与原型桨水动力性能,并将仿生桨与原型桨的数值结果相比较,选择敞水性征较好的仿生桨与原型桨进行敞水试验。然后利用大涡模拟技术与ACTRAN软件,分别预报仿生螺旋桨与原型桨的噪声性能并对结果进行对比分析。本文通过CFD计算与敞水试验,论证了一种具有前缘突起且叶梢呈锯齿形的新型仿生螺旋桨的可行性,为机翼、船用舵以及螺旋桨等的设计提供了一种新的思路,也为凹凸结构、锯齿结构在吊舱、自由叶轮等装置上的研究奠定了基础。


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