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船舶螺旋桨理论设计及性能预报方法研究

侯奕  
【摘要】:随着航运事业的蓬勃发展,各种类型的船舶不断涌现。任何船舶的航行都离不开推进系统,推进系统的优劣对船舶性能有着举足轻重的影响。而当今船舶大型化、高速化发展趋势所导致的主机功率增加,也对推进系统提出了更高的要求。作为推进系统中应用最为广泛的螺旋桨,其设计研究便显得尤为重要。 关于螺旋桨设计的理论与方法丰富多样,本文主要应用数值计算与模型试验的方法进行螺旋桨理论设计及性能预报研究。在理论设计方面,分别应用升力线理论近似法、精确法以及升力面理论进行螺旋桨设计;在性能预报方面,分别采用面元法、敞水试验法以及CFD数值模拟方法对螺旋桨敞水性能进行预报;在模型试验方面,以某三桨船为研究对象,进行一系列模型试验,然后对试验数据进行分析计算,在此基础上对实船快速性作出预报。 本文通过理论与试验研究,得出以下结果:对于升力线理论而言,近似法与精确法两种设计方法的计算结果吻合度良好,因此在螺旋桨初步设计阶段用来简便地进行估算是可行的;在升力面理论方面,通过计算结果与试验值的比较可以看出升力面理论方法具有良好的精度;应用面元法、敞水试验法以及CFD数值模拟方法对螺旋桨性能进行预报,数值计算结果与相应桨型敞水试验结果对比吻合度良好;另外,通过整理分析模型试验数据,作出了三桨船实船总阻力换算与有效马力预报,得到了三桨船各桨的敞水性能曲线、阻力分配情况、自航因子以及效率成分预报等。


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