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面元法预报导管桨水动力性能

刘子洋  
【摘要】: 本文应用基于扰动速度势的低阶面元法,拟计算导管螺旋桨在均匀流场中的定常水动力性能。桨叶、桨毂表面和螺旋桨尾涡面采用四边形双曲面元离散,以消除面元间的间隙。由于导管的存在,螺旋桨尾涡面模型没有收缩,采用等半径向下游溢出。导管表面分别采用四边形直网格面元和四边形双曲面元离散,导管尾流面采用四边形直网格面元离散。在采用双曲面元离散导管表面时,使网格弦向的每个条带与螺旋桨稍部螺距相匹配。 以面元的几何形心为控制点,在每个物面面元的控制点上布置等强度的源汇分布和偶极子分布,每个尾涡面面元控制点上布置等强度的偶极子分布。 面元上的源汇强度由边界条件来确定,而偶极子强度由边值问题的第二类Fredholm积分方程来确定。通过迭代使桨叶随边和导管尾缘处上下表面压力相等,满足了库塔条件。在计算中,将螺旋桨和导管视为一个整体求解。 求解完毕得到速度势后,对其求一阶导数得到物面上的速度分布,进而通过伯努利方程求出物面上的压力分布。分别将各个物面面元上的压力分布进行积分可以得到螺旋桨的推力和扭距,以及导管的推力。 本文拟采用上述方法分别计算Ka系列螺旋桨+JD7704导管、Ka系列螺旋桨+No.19A导管,在均匀流场中的水动力性能,并与试验结果进行比较。同时希望给出导管剖面的压力分布。本文尝试建立一种面元法预报导管螺旋桨水动力性能的方法,为设计导管螺旋桨和研究泵喷射推进装置建立基础。


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