可调侧推器设计与水动力性能仿真研究

【摘要】：侧推器作为船舶辅助推进装置,协助船舶进出狭窄航道,配合舵面稳定航向,提高船舶零航速或低航速下的操纵性和安全性。因此,这种推进装置日益受到船舶设计与制造行业的青睐,现已在大型船舶上得到广泛应用。 本文结合课题任务,提出了“可调侧推器设计与水动力性能仿真研究”,对船舶侧推器设计及相关技术与方法进行研究,分析侧推器流场特性,并对其水动力性能进行预报。 第一章：阐述侧推器设计与水动力性能研究的背景及意义,介绍了国内外船舶侧推器的发展进程和关键技术,探讨了船舶螺旋桨水动力性能的研究现状,提出了论文的研究背景和论文框架。 第二章：分析了船舶侧推器和可调螺距螺旋桨的工作原理,介绍了现有侧推器的结构特点和工作特性,提出了可调侧推器的总体设计方案。 第三章：根据可调侧推器总体设计方案和相关功能和性能需求,结合机械产品的可维修性设计方法,对可调侧推器关键零部件进行结构设计。 第四章：探讨桨叶的几何表达和数学描述,分别采用图谱法和涡格升力线法进行侧推器的桨叶设计,对比分析表明两种方法所设计的桨叶吻合较好。 第五章：建立了基于雷诺平均模拟(RANS)的侧推螺旋桨CFD仿真数学模型和几何模型,应用混合网格划分技术进行侧推器流场计算域的网格划分,鉴于侧推器流场的紊流特性,构建侧推器的k-ε流模型。 第六章：开展了侧推螺旋桨水动力性能的数值仿真研究,对比分析表明仿真结果与试验图谱吻合较好；研究了侧推器设计工况和过渡工况下的流场特性,实现了侧推器水动力性能的预报。 第七章：概括全文内容,展望船舶侧推器发展前景。