基于FLUENT的螺旋桨水动力性能研究
螺旋桨水动力学性能分析与优化设计
螺旋桨水动力学性能分析与优化设计螺旋桨是水上船只中最重要的推进装置，其性能直接关系到船舶的推进效率和航行速度。
螺旋桨水动力学性能分析与优化设计是船舶研究领域中的重要分支，对于减少能源消耗、提高运输效率、降低污染排放具有重要作用。
一、螺旋桨水动力学性能分析的基础理论1.1 计算流体力学计算流体力学（CFD）是一种通过数字计算方法来解决流体力学问题的数学模型。
在螺旋桨被设计和研究时，CFD成为了一种重要的工具。
其模型基于Navier-Stokes方程和欧拉方程，模拟了流场和流动的变化，从而分析了流体运动的影响和经济性能的评估。
1.2 螺旋桨理论螺旋桨的理论基础是流体力学中的速度势流和双曲型等势流。
速度势流指的是在流体中的一个点上速度向量可以分解为势函数的梯度，而双曲型等势流涉及到一个坐标系中，速度的散度和旋度是相等的。
1.3 失速失速指的是在较小的流速下，螺旋桨进入了抵抗气蚀和附面效应的状态。
能够有效地分析并求出失速将对设计螺旋桨的截面和轴设置具有重要意义。
二、螺旋桨水动力学性能分析的关键参数2.1 推力和速度推力和速度是螺旋桨水动力学性能分析中的两个关键参数。
推力是螺旋桨提供给船体的推进力，影响到船舶的加速度和航行速度。
速度可以用来计算泥和水的扰动实体质量。
2.2 轮廓设计螺旋桨轮廓设计对其性能影响非常大，包括叶片的数量、截面形状和翼型等。
良好的轮廓设计能够提高螺旋桨的效率，减小水动力噪音，提高抵抗力和附面效应。
2.3 旋转速度旋转速度是螺旋桨的打动驱动力，影响了传动效率和螺旋桨效率。
高速旋转通常会导致较大的失速和流量噪音，而低速旋转也可能会导致螺旋桨产生过多垂直力。
2.4 推力系数推力系数是推力与密度、直径、旋转速度和旋转等效面积的关系。
推力系数是成尺寸和旋转速度的一种无因次数，用于描述螺旋桨的推进效率。
三、螺旋桨水动力学性能优化的方法3.1 优化设计算法优化设计算法是一种通过数学模型和计算机程序来找到最优解的方法。
基于CFD的螺旋桨定常水动力性能预报精度研究
基于CFD的螺旋桨定常水动力性能预报精度研究螺旋桨是水上运动器械中非常常用的一种，为了提高其水动力性能，在设计过程中需要进行定常水动力性能预报。
而基于CFD技术的预报方法，由于其模拟准确度高、计算速度快等优点，被广泛应用于螺旋桨的水动力性能预报中。
本文以某型号螺旋桨为研究对象，基于CFD技术进行了定常水动力性能预报，并分别进行了验证和分析。
首先，对数值模型进行了建立和求解，考虑到海水的液体特性，选用了VOF方法进行数值求解，同时使用了k-ε湍流模型。
接着，将得出的数值预报结果与实验数据进行对比验证，验证结果表明，数值预报结果与实验数据相比有了一定的偏差，主要是在预测扭力系数上偏小。
分析认为，这是由于CFD技术受到了多重因素的影响，如参数设定、精度等等。
针对上述问题，本研究借鉴了多个前期研究的方法和经验，对螺旋桨的定常水动力性能预报精度进行了深入研究。
结果表明，通过选用更合适的计算参数、优化网格划分等方法，可以显著提升预报结果的准确性，特别是对于扭力系数的预报结果，可以将其预报精度提高至8%以内。
当然，以提高精度为目标的CFD模拟方法还存在着很多问题和挑战，如如何在更小的计算范围内保证计算精度、如何进一步提高计算速度等，均需要进一步研究探索。
总之，本文通过研究某型号螺旋桨的定常水动力性能预报，并探究了基于CFD技术的预报精度，发现基于CFD的预报方法具有较高的准确度和可靠性，但也存在着一定的偏差，因此需要在计算参数选择和网格优化等方面进行细节和方法上的优化。
最终，本文对基于CFD技术的预报方法的优化方向进行了探索和展望，并对未来相关研究提出了建议。
某型号螺旋桨的定常水动力性能涉及多项参数和数据，其中包括攻角、流速、扭力系数等。
本文将针对这些数据进行分析，以探究预报精度的提升和优化方案。
首先，攻角是指螺旋桨叶片相对飞行方向的夹角，攻角的改变会影响到螺旋桨的提速性能。
通过对攻角的不同选择进行定常水动力性能预报，并与实验数据进行对比，可以发现，随着攻角的增加，螺旋桨的扭力系数呈现增长趋势。
螺旋桨水动力性能研究进展
螺旋桨水动力性能研究进展螺旋桨是船舶主要的推进装置，其水动力性能对船舶的燃油效率、航行速度、稳性等方面有重要影响。
因此，对螺旋桨的水动力性能进行研究一直是船舶学界的重要课题。
本文将介绍螺旋桨水动力性能研究的进展。
首先，利用数值模拟方法对螺旋桨的水动力性能进行研究已经成为一种常见的方法。
数值模拟方法可以模拟螺旋桨在不同荷载下的流场分布和力学特性，通过计算机模拟可以得到螺旋桨的性能参数，如推力、扭矩等。
近年来，人工智能技术的发展，特别是深度学习技术的应用，在螺旋桨水动力性能研究中也有不少应用。
例如，利用深度学习技术对螺旋桨的稳定性进行预测，能够更加准确地预测螺旋桨的运行情况，从而优化船舶的设计和运营管理。
其次，螺旋桨的气体影响是影响其水动力性能的一个重要因素。
螺旋桨在运行时产生的气泡和旋涡会对流场分布和力学特性产生影响。
为了更好地理解气体影响对螺旋桨性能的影响，研究人员开展了大量的实验研究。
例如，一些学者利用高速相机记录螺旋桨在水下运行时产生的气泡运动轨迹，通过分析气泡对螺旋桨的影响，进一步认识了螺旋桨的水动力性能。
此外，还有一些研究聚焦于改进螺旋桨的设计。
例如，利用三维打印技术制造具有不同形状的螺旋桨，能够更加准确地控制其流场分布和力学特性，从而进一步提升其水动力性能。
当前，螺旋桨水动力性能研究还面临着一些挑战和问题。
例如，螺旋桨的复杂几何形状和运行条件使得数值模拟有时候难以准确预测其水动力性能。
此外，在实验研究中，螺旋桨运行时产生的气泡等对实验结果的精度也会产生一定的影响。
总体来看，螺旋桨水动力性能研究已经取得了一定的进展，这些研究为优化螺旋桨设计、提高船舶水动力性能等方面提供了一定的理论基础和技术支持。
未来，我们可以通过不断地深入研究和创新，进一步提升螺旋桨的水动力性能，为航行安全和经济效益做出更大的贡献。
本篇文章将列举一些航运行业的相关数据并进行分析，从中我们可以看出航运行业的当前状态，以及未来可能的趋势和发展方向。
使用Fluent软件的螺旋桨敞水性能计算分析
" C>5,<D*7,*5+ E>(F,*;<+6;4( -+6G*576,F@ H64+ $!##$"@ %<6+4I
;</&5()& #=, 67 6JK>5,4+, 6+ ,<* 5*7*45;< >? K5>K*((*5 ,> K5*L6;, +)J*56;4((F ,<* >K*+ D4,*5 K*5?>5J4+;*/ =+ >5L*5 ,> 5*7K>+L M)6;N(F ,> ,<* M)*5F 7*5G6;* ?>5 ,<* ;)7,>J*57@4+L 4(7> J4N* %&’ >+* >? ,<* J*4+7 >? ,<* K5>K*((*5 L*768+@6, 67 +*;*7745F ,> O56+8 %&’ ?47, K5*L6;,6>+ 4O6(6,F >? ,<* >K*+ D4,*5 K*5?>5J4+;* >? K5>! K*((*5 6+,> ,<* L*768+ K5>;*77 >? K5>K*((*5/PF *JK(>F6+8 %&’ 7>?,D45* >? &()*+,@,<* ;4(;)(4,6>+ K5>;*77 >? ,<* >K*+ D4,*5 K*5?>5J4+;* >? K5>K*((*5 67 L*G*(>K*L 6+ 32:=% QR<* 3456+* ’*768+ 9 :*7*45;< =+7,6,),* >? %<6+4S@D<6;< 67 6+,5>L);*L 6+ ,<67 K4K*5/2 K5>K*((*5 D6,< <68< 7N*D 4+L 54N* ,6K 67 ,FK6;4((F 7,)L6*L/ %>JK4567>+ >? ,<* >K*+ D4,*5 K*5?>5J4+;* ;)5G* >? ,<* K5>K*((*5 67 J4L* O*,D**+ ;4(;)(4,*L 5*7)(,7 4+L J*47)5*L G4()*/R<* 5*(4,*L 6+G*7,684,6>+ ,> ,<* >K*+ D4,*5 O*<4G6>57 >? ,<* K5>K*((*5 67 4(7> 5*K>5,*L/ =3. 4,5-/> K5>K*((*5B >K*+ D4,*5B %&’B &()*+,
基于CFD方法的螺旋桨水动力性能预报
基于CFD 方法的螺旋桨水动力性能预报王 超,黄 胜,解学参(哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001)摘 要:运用计算流体力学软件对粘性流场中敞水螺旋桨的水动力性能进行了计算研究,模拟了某型螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数、螺旋桨表面压力分布以及螺旋桨后尾流场情况等。
在数学建模的过程中,利用FOR TRAN 语言编制了计算螺旋桨型值点的程序,然后把计算值导入Fluent 的前处理器Gam 2bit 进行建模,并采用样条曲线去拟合各个型值点,从而建立了光滑的三维螺旋桨表面外形。
介绍了利用Fluent 软件在螺旋桨敞水性能计算中的计算流程,以某一标准螺旋桨作为研究对象,给出了敞水性能曲线的计算结果,并与试验测量值作了比较。
由对结果的比较分析可知,基于CFD 方法可以形象、真实地获知螺旋桨表面的压力以及尾部流场的分布情况,并且数值仿真结果可以满足工程应用。
关键词:螺旋桨;水动力性能;Fluent ;粘性流场;数值模拟中图分类号:U664.3 文献标志码:A 文章编号:1009-3486(2008)04-0107-06H ydrodynamic performance prediction of some propeller based on CFDWAN G Chao ,HUAN G Sheng ,XIE Xue 2shen(College of Ship building Engineering ,Harbin Engineering Univ.,Harbin 150001,China )Abstract :CFD software was used to calculate t he performance of propeller in t he viscous flow regions and simulate t he t hrust and torque coefficient s ,t he pressure and velocity dist ributions of p ropeller ′s wake flow at different advance coefficient s.The point s of p ropeller were calculated by FOR TRAN p rogram ,which were used to set up geomet ry in Gambit.Also t he met hod of NU RBS was used to create t he configuration of propeller.The process of using Fluent to calculate t he open water perfor 2mance of p ropeller was int roduced.The comp uted result s were compared wit h t he experimental data.At t he same time ,some numerical survey of propeller ′s performance condition was also int roduced.K ey w ords :p ropeller ;hydrodynamic performance ;Fluent ;viscous flow ;numerical simulation近年来,随着计算机技术的推广普及和计算方法的不断发展,计算流体力学(CFD )技术取得了蓬勃的发展。
Fluent在螺旋桨与舵附推力鳍数值模拟中的应用
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 41, No. 4A Apr. , 2019
Fluent 在螺旋桨与舵附推力鳍数值模拟中的应用
牛振华，殷曼珂，孟伟娜 (安阳职业技术学院 机电工程系，河南 安阳 455002)
software platform
1）有限元模型的建立 有限元模型是流体力学仿真计算的基础，在 Fluent 平台上，有限元模型的建立包括 CREO 三维建模、 hypermesh 有限元网格划分等[2]，或者可以直接读取网 格文件获取模型。 2）求解过程 包括计算模型的选择、求解器的定义、湍流方程 的选择、流体的属性参数定义、模型所处的大气压控 制等，并设置流体区域的边界条件、有限元模型的位 移条件等，对模型进行迭代计算。 3）后处理 Fluent 的后处理主要以云图和取向的形式输出，较 为直观和简洁。
螺旋桨与舵附推力鳍存在着相互影响、相互作用 的关系，其水动力性能对于船舶的推进力有重要的影 响。本文基于计算流体力学仿真软件 Fluent 平台，对 螺旋桨和舵附推力鳍的动力学特性进行系统的研究与
仿真，并通过建立合理的力学模型，实现了螺旋桨和 舵附推力鳍的流体动力学仿真。本文对于改善螺旋桨 与舵附推力鳍的结构设计，提高船舶整体动力学性能 有一定的指导意义。
关键词：螺旋桨；舵附推力鳍；流体动力学；Fluent
中图分类号：U652.4 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2019)4A – 0016 – 03
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.4A.006
Application of Fluent in numerical simulation of propeller and rudder thrust fins
基于CFD的船舶双螺旋桨水动力性能分析
基于CFD的船舶双螺旋桨水动力性能分析孔金平;吴波涛;孔令志【摘要】目前,采用双螺旋桨的船舶较为广泛,但是由于船桨之间的相互干扰,造成螺旋桨水动力性能存在差异.本文以某型船舶双螺旋桨作为研究对象,基于滑动网络技术,采用ICEM软件建立螺旋桨的三维模型,采用Fluent软件预报螺旋桨的水动力性能.选取k?ε 和k?ω两种不同的湍流模型,分析了湍流模型对螺旋桨水动力性能的影响.采用对称边界模型对双螺旋桨进行数值计算,与单螺旋桨进行对比分析,双螺旋桨提升了推进效率.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】5页(P37-41)【关键词】CFD;水动力性能;双螺旋桨;滑动网络【作者】孔金平;吴波涛;孔令志【作者单位】中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431【正文语种】中文【中图分类】U662.20 引言近年来，越来越多的船舶采用双主机推进，双主机推进可以增强操纵的灵活性和机动性，同时推进效率、使用寿命和经济性也得到提高。
双主机推进时，2个螺旋桨之间存在一定的干扰和相互作用，因此有必要对双螺旋桨的水动力性能进行研究。
CFD方法是目前普遍采用的数值计算方法，已经逐步取代部分模型试验用于船舶水动力性能的预报。
CFD方法不仅花费低、时间短，而且可视化效果好，在节约成本、提供效率方面有明显优势。
本文采用目前国际上比较流行的商用网格划分软件ICEM，建立了某型船舶双螺旋桨系统的三维网格模型，通过商用CFD计算软件Fluent，应用滑动网格技术，对双螺旋桨系统进行了数值计算。
选取2种常用的湍流模型和，分别预报螺旋桨的水动力性能，并进行对比分析。
1 数学模型计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）是数值计算方法和计算机科学结合的产物。
以计算机为工具，采用离散化的数学方法，对流体的流动包括压力、速度和能量等相关物理量进行数值模拟和分析研究，以解决各类实际问题。
螺旋桨水动力、空泡和噪声性能预报方法研究
Key words: Propeller; Cavitation; Noise; Numerical Simulation
II
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
目
摘
录
要............................................................................................................. I
Investigation on the Numerical Simulation of Propeller Hydrodynamics、Cavitation and Noise
Candidate Major
: :
Wang Guodong Design and Construction of Naval Architecture and Ocean Structure Prof. Zhang Zhiguo
分 类 号 学校代码 10487
学号 M201071310 密级
硕士学位论文
螺旋桨水动力、空泡和噪声性能 预报方法研究
学位申请人： 王国栋 学 科 专 业 ： 船舶与海洋结构物设计制造 指 导 教 师 ： 张志国 教授 答 辩 日 期 ： 2013 年 2 月 1 日
A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of En学 位 论 文
Abstract
The propeller is the most commonly used modern ship propulsion unit, so its performance of hydrodynamics is extremely important for ship. How to design a propeller with high propulsion efficiency, no cavitation or low noise pressure level is still a problem of great concern. In this paper, the development of propeller design and performance prediction methods was reviewed. Also the methods of MRF and dynamic mesh usual used for solving the Reynolds Average Navier-Stokes Equations (RANSE) in the flow field with propeller rotational movements were analyzed in this paper. The fundamental theory of numerical prediction of propeller performance in this paper is turbulence model, cavitation model and noise model. They were all introduced at first. The uncertainly analysis of numerical simulation was performed according to ITTC standard in the prediction of DTMB4119 propeller hydrodynamics. For the purpose of method investigation, the numerical simulation of open-water propeller performance at forward, back or crashback status was made in FLUENT software suits. The numerical results were of a great agreement with the model experimental results. The prediction of fluid dynamic interaction between propeller and the hull was a very important part of this paper. With a focus on fluctuating forces on the propeller, which may induce vibration, I computed the time history of forces and moments on different parts. The spectral analysis of the blade load time history showed the force had a strong peak at the blade frequency. From the detailed analysis of the propeller sheet cavitation, we confirmed that the Zwart and Sauer cavitation models can accurate prediction the cavitation size, shape and location on the blade. In addition, we could obtain the radiated noise through equations of FW-H. The field of noise was also reliable. Based on the results I obtained results with good agreement with model test results, and verified the accuracy using the numerical simulation method.
基于FLUENT的螺旋桨水动力性能研究
KTS
0.6
10KQ
0.5
10KQS
η 0.4
ηs 0.3
0.2
0.1
0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
进速系数 J
图 3 推力系数、扭矩系数、推进效率曲线对比图
表 2 计算结果与经验值的比较
进速 经验 计算值 误差 经验值 计算值 误差 系数 J 值 KT KTS % 10KQ 10KQS %
7.43c+01 7.06c+01 6.69c+01 3.32c+01 5.95c+01 5.58c+01 5.21c+01 4.84c+01 4.46c+01 4.09c+04 3.72c+01 3.35c+01 2.98c+01 2.61c+01 2.24c+01 1.87c+01 1.50c+01 1.13c+01 7.59c+00 3.88c+00 1.78c-01
叶梢处达到最小值，且压力由随边向导边逐渐增大，在导边处达到
最大；在吸力面，压力分布的主要特点是中间部分压力较小，导边
与随边处相对较大。如不考虑其他桨叶的影响，在吸力面上，压力
分布应该是由导边向随边逐渐减小的过程，但实际上由于相邻桨
图 2 螺旋桨桨叶与桨毂网格划分
叶间的相互干扰作用，而使此桨叶的吸力面的受力情况发生变化。
2 数值计算过程
2.1 数值计算区域的确定和网格划分
出口
外部流域 螺旋桨
入口
Y
X 0Z
旋转流域
图 1 螺旋桨三维流场图 在流场区域内在建立一个旋转区域，该区域直径取 1.2D，以 模拟螺旋桨旋转时附近流体的旋转。流场控制体其他区域为静止 区域。
螺旋桨水动力性能及流固耦合数值模拟
螺旋桨水动力性能及流固耦合数值模拟黄璐，陈立，邱辽原，解学参【摘要】根据螺旋桨局部坐标转换成全局坐标的型值，建立螺旋桨的三维几何模型。
基于商业软件，分别研究分区混合流体网格和结构网格的划分。
使用Fluent软件分析螺旋桨的敞水性能，结合MRF转动模型和SST湍流模型研究螺旋桨在不同进速系数下的推力、转矩和敞水效率。
与实验测量值比较，证实了该方法的工程可用性。
基于Workbench平台，将CFD软件计算和有限元求解耦合起来，研究螺旋桨敞水时的单向流固耦合作用，对桨叶的结构强度进行校核计算，并分析螺旋桨应力，变形与进速系数的关系。
【期刊名称】舰船科学技术【年(卷),期】2014(000)011【总页数】5【关键词】螺旋桨；水动力性能；流固耦合；数值模拟0 引言船用螺旋桨水动力性能数值预报的方法主要基于粘性流或势流。
基于势流理论的升力线理论，升力面理论和面元法虽然广泛应用于螺旋桨的设计与性能预报，但由于势流理论忽略了流体粘性的影响，无法准确预报螺旋桨的尾流场。
随着CFD技术的发展，利用CFD技术预报螺旋桨的水动力性能开始得到广泛的应用。
目前粘性流的计算主要是基于RANS方法，对螺旋桨周围流场进行数值预报与流场分析，计算结果与实验结果吻合较好。
常规的螺旋桨强度计算采用分析计算法，该方法把桨叶作为简单的悬臂梁，推力系数和扭矩系数沿桨叶径向的分布形式按经验公式来假定，假定线性规律分布，计算包含大量简化，因此这种方法不能准确的进行强度计算。
有限元法是将连续的求解域离散为一组有限个单元的组合体，这样的组合体能解析地模拟或逼近求解区域。
因此，采用有限元法可以准确的对螺旋桨结构强度计算，得到桨叶变形及产生的应力。
螺旋桨数值预报的影响因数有很多，如几何模型的精确度、网格类型和质量、湍流模型、离散方式、求解算法等。
本文采用Gambit软件，根据螺旋桨的投影原理及型值参数进行三维建模。
基于结构/非结构网格分区拼接嵌套技术，分别进行分区混合流体网格和结构网格的划分，采用Fluent软件对敞水螺旋桨的水动力性能进行数值模拟，并分析流场的一些重要现象及特征。
基于Fluent数值模拟的混流泵水动力性能分析
’
ＷＵ Ｒｕｉｕｎ 。ＺＨＡＮＧ Ｙｏｕｂａｏ ．ＣＨＥＮ Ｔｉａｎ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ＤｉａｎＪｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１ ３０６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｆｉｎｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ｍｉｘｅｄ－ｆ ｌｏｗ ｐｕｍｐ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ
ｆｏｒ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｓｐｅｅｄ，ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｗｉｔｈ ＦＬＵＥＮＴ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｒｅｌａｔ ｉｏｎｓｈｉｐ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｅ
随着 ＣＦＤ数 值模 拟技 术 的发 展 ，利 用数 值分 析 的方法 ，对混 流泵进行 三维流体数值模拟 ，以得到混 流泵水动力性 能和内部 流动情况逐渐成为指导混流泵 设 计 的 主 要 手 段 ［３ ］。 邴 号 等 人 ［５ 利 用 ｋ一８、
ｋ一８ＲＮＧ、ｋ－ｗ和 ｋ－ｗＳＳＴ ４种不 同的湍流模型对混流 泵进行分 析 ．得 到 了不 同湍 流模 型情 况下 的计 算精 度 。马桂 超等 ［６ 利用 ＣＦＸ软件 中的 一ｅＲＮＧ湍流模 型模拟 了混流泵 内部流场状况 。对叶片压力 面和吸力 面静压 、内部流 速等 进行 了讨 论 。西 华 大学 的 闫利 宇 ｆ７ 采用流 固耦合方法研究 了混流泵内部流体 与叶片 之间 的相互作用 ，得到叶片在流体作用下 的变形非常 小 ，可 以忽略 。谢 蓉等人 ｈ８ 在研究混流泵 时，发现在 较高 比转速下 ．控 制叶片弯曲度可 以有效控制进 口处 的漩 涡 ，避 免流体分离 ，从而减小流体损失 ，增 大效 率 。李 鑫ｒ９ 讨论 了混流泵不 同流量下 的功率 、效率 等 特性。孙 莎莎［１们讨论 了导 叶式混 流泵 间隙对 效率 的 影 响 。吕红呤 ［１¨利用 ＣＦＤ软件 Ｆｌｕｅｎｔ分析 了叶片流 道倾 角 、斜 坡半径 等参数 对混 流 泵水 动力 性能 的影 响 ，得到 了不 同转速 下 的叶片 压力 分 布 、泵 性能 曲
基于 CFD 方法的螺旋桨水动力性能预报
基于 CFD 方法的螺旋桨水动力性能预报王超;黄胜;解学参【期刊名称】《海军工程大学学报》【年(卷),期】2008(020)004【摘要】运用计算流体力学软件对粘性流场中敞水螺旋桨的水动力性能进行了计算研究,模拟了某型螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数、螺旋桨表面压力分布以及螺旋桨后尾流场情况等.在数学建模的过程中,利用 FORTRAN 语言编制了计算螺旋桨型值点的程序,然后把计算值导入 Fluent 的前处理器 Gam-bit 进行建模,并采用样条曲线去拟合各个型值点,从而建立了光滑的三维螺旋桨表面外形.介绍了利用Fluent软件在螺旋桨敞水性能计算中的计算流程,以某一标准螺旋桨作为研究对象,给出了敞水性能曲线的计算结果,并与试验测量值作了比较.由对结果的比较分析可知,基于 CFD 方法可以形象、真实地获知螺旋桨表面的压力以及尾部流场的分布情况,并且数值仿真结果可以满足工程应用.【总页数】6页(P107-112)【作者】王超;黄胜;解学参【作者单位】哈尔滨工程大学,船舶工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,船舶工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,船舶工程学院,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】U664.3【相关文献】1.螺旋桨水动力性能CFD预报中预处理的程式化实现 [J], 杨琼方;郭薇;王永生;黄斌2.基于多块混合网格方法预报螺旋桨非正常工作状态时的水动力性能 [J], 王超;黄胜;单铁兵3.基于CFD的螺旋桨定常水动力性能预报精度研究 [J], 郑小龙;黄胜;王超4.基于CFD方法对摆线推进器水动力性能的数值预报 [J], 刘浩然;杨玉良;闫永思5.基于CFD方法的螺旋桨水动力性能研究 [J], 黄技;梁光琪;宋子洋;陈沛楷;郭振淇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
_基于Fluent软件的螺旋桨翼型改进
图 10 一号翼型叶面压力
第202191 卷年
,
总第 16 1月 , 第
5期 1期
《节 能 技 术 》 ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGY
VolJ.a2n9.,2S0u1m1,.NNoo..11 65
基于 Fluent软件的螺旋桨翼型改进
舒崚峰 , 康亮杰 , 龙炳祥 , 冯晓策 (哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院 , 黑龙江 哈尔滨 150001)
八号 13 96.09 52.71 0.074 0.1356 0.290
九号 15 165.42 50.61 0.128 0.013 0.520
十号 17 77.02 46.72 0.059 0.012 0.262于流体源自的力与作用于螺旋桨上的力是作用力与反
作用力的关系 , 所以流体通过螺旋桨后速度的改变 量和作用 于螺旋桨上的力为正 相关[ 7] 。 本 文通过
· 30·
图 6 一号翼型叶面速度分布 图 7 一号翼型叶背速度分布 图 8 九号翼型叶面速度分布
图 9 九号翼型叶背速度分布
(1 )螺旋 桨表 面流 体 轴向 速 度 从 叶背 开 始 到叶 面突然增大 。在靠近叶梢处轴向速度改变量最大 , 而从螺旋桨的 0.3 R处以后改变量均较小 ;
(2)流体在螺旋桨 导边处的速度改变量较大 , 可以推测在导边处具有较大的压力差 , 并且在叶面 上有压力较大值 , 叶背上具有压力较小值 ;
uxi i=0
(1)
ρ (ui xujj)=- xpi+ρgi +ρ xi μ
ui uj
+
u xj i-uiuj
非均匀流场中螺旋桨水动力及噪声特性预报研究
非均匀流场中螺旋桨水动力及噪声特性预报研究郑小龙;王超;张立新;孙帅【摘要】根据螺旋桨的型值参数,在Fluent前处理器ICEM中建立流场的网格模型,采用计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程计算了螺旋桨的水动力特性.利用滑移网格技术对非均匀来流下的螺旋桨的水动力进行大涡模拟计算,并结合FW-H噪声模块对螺旋桨的无空泡噪声进行了数值预报.流场预报结果显示,流场的非均匀性导致螺旋桨水动力系数的脉动存在一定的周期性,且整个螺旋桨的水动力系数与单个桨叶之间存在一定的倍数关系;声场结果表明,低频离散噪声远大于高频噪声,噪声衰减速度随频率增大而减小,螺旋桨轴向和径向衰减速度随着距桨盘面中心的距离增大而减小,且轴向声压级低于径向两侧.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2014(038)006【总页数】5页(P1300-1303,1307)【关键词】螺旋桨;非均匀流场;FW-H声学方程;无空泡噪声【作者】郑小龙;王超;张立新;孙帅【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】U661.10 引言随着计算机技术的发展和计算方法的不断更新，CFD 得到了飞速的发展.目前CFD 技术使数值方法处理螺旋桨噪声问题成为可能.近年来，国内外学者在螺旋桨噪声预报方面做了大量的研究.H.Seol等［1］开发了一种预报无空泡及空泡螺旋桨噪声的方法，用噪声分析方法和基于速度势的面元法计算了螺旋桨无空泡及空泡噪声.孙红星等［2］采用面元法计算出螺旋桨非定常力，然后把其结果作为FW-H 方程的源项进行了螺旋桨离散谱噪声预报，并通过螺旋桨参数变化得到离散谱噪声变化规律.R.C.Leaper等［3］探索得出了螺旋桨的噪声主要集中在低频段（10～300 Hz），并对以往提高螺旋桨推进效率且能降低其辐射噪声的方案进行了总结.本研究采用滑移网格技术对非均匀流场中的螺旋桨水动力进行大涡模拟计算，并结合FLUENT 软件的FW-H 噪声模块对螺旋桨无空泡噪声进行了数值预报，探究了非均匀流场中螺旋桨中低频噪声频谱特性以及指向性问题.该方法能在流场的任意位置布置声监测点，解决了实际工程试验中水听器安装困难的问题，同时还能忽略水听器与流场的干扰作用，以及背景噪声和水洞壁面的声反射、透射等问题.1 数学模型大涡模拟方法（LES）是介乎于直接模拟和雷诺平均之间的新型数值计算方法，该方法能在降低对计算机性能要求的同时，还兼顾了流场计算的精确度，因此该计算方法可以广泛地应用于螺旋桨噪声等研究领域.大涡模拟的控制方程由质量方程、经滤波函数处理后的N-S方程构成：其中：式中：σij为应力张量；τij为亚格子应力.在本文中，亚格子应力模型采用FLUENT软件默认的Smagorinsky模型.考虑到物体在运动过程中壁面对声波的影响，Ffowcs Willimas与Hawkings基于广义函数理论对Culer方程进行了扩展，得到了著名的FW-K 方程［4-9］：式中：ui，vi 为沿xi 方向的流速；un为垂直于物体表面方向的流速；vn为垂直于物体表面方向的速度；H（f）和δ（f）分别是Heaviside阶跃函数和Dirac delta函数；p，，ρ0 分别为远场的声压和密度；c0为声速；Tij为Lighthill应力张量.f=0表示物体表面，f＜0表示声源区，f＞0表示外部无解的自由空间.2 计算模型及网格划分2.1 计算模型的建立及网格划分计算模型选为标准型螺旋桨DTMB4381，其尺寸见表1［10］.通过汇编程序，计算得到螺旋桨叶面及叶背在各个半径位置处的型值点坐标，并将其输入至FLUENT 前处理软件ICEM 中，对螺旋桨的流场计算域进行三维建模.由于非均匀流的特殊性，速度入口至桨盘面的距离过大可能导致流态发生改变，为避免粘性对流体的非均匀性产生影响，影响计算结果，故取流域入口距离桨中心仅0.7 D，尾流出口距离桨中心5 D，径向为螺旋桨直径的6倍.表1 DTMB4381螺旋桨基本参数网格的划分是CFD 预报过程中第一关键的环节，网格质量的优劣将直接关系到流场计算的精确性和时效性.网格过密会导致计算量增大，以及计算难以收敛，而网格过疏往往会得到不精确的结果.实践证明，结构化网格相比于非结构网格，能够节省大量的内存空间，计算效率更高［11-12］，因此，本研究对螺旋桨流域建立结构化网格.计算域分为内外2个流域，外部流场计算域与内部计算网格分开划分，螺旋桨内部旋转域见图1，外部流场的大域网格划分见图2，其网格总数为138.2万.图1 螺旋桨内部旋转域网格2.2 边界条件设定非均匀来流下的螺旋桨非定常数值模拟中，伴流场的非均匀性一般有2种方法：（1）将完整的船桨作为一体进行计算从而实现伴流的非均匀性；（2）通过FLUENT 提供的UDF 自定义函数来实现.本研究采用的是第二种方法来实现，首先利用大涡模拟方法对螺旋桨的非定常流场进行计算，待计算收敛之后加载FH-W噪声模块对声场进行求解.采用滑移网格的技术来实现螺旋桨的旋转，内部计算域以10r／s的角速度绕桨轴旋转，时间步长定为0.0005s以捕捉中低频噪声.图2 流场大域的计算网格3 计算结果分析3.1 水动力计算结果分析在非均匀伴流场中螺旋桨的非定常数值模拟中，螺旋桨的进速系数J=0.68.根据螺旋桨的转速计算得到螺旋桨旋转1周的时间为0.1s，图3～4为计算收敛之后3个连续周期内螺旋桨水动力系数的变化曲线图，横坐标所示的为时间T.图5为伴流分布图.图3 螺旋桨推力系数图4 螺旋桨转矩系数图5 螺旋桨轴向伴流分布图根据上图中几组曲线的对比发现，对单个桨叶进行考察时，非均匀伴流场对螺旋桨的水动力系数的影响比较明显，在一个旋转周期内表现出了较为稳定的周期性，曲线呈“W”字形分布，波峰位于旋转的起始时刻，在1／2个周期内呈现先减小后增大的趋势.但是整个桨叶的推力系数和转矩系数在桨盘面的不同位置处变化不大，kt在0.335附近波动，kq在0.0615附近波动，且相同时刻的螺旋桨推力、转矩系数均为单个桨叶的5倍左右，而该数恰好为螺旋桨桨叶的个数.3.2 声场计算结果分析非均匀流场中螺旋桨的水动力计算稳定之后，即在此基础上加载声学模块，对DTMB4381螺旋桨的声场进行数值求解.图6为声场中的噪声测点分布示意图，在桨正后方的1D，2D，3D，4D，5D 依次布置了P1～P5等5个水听器，沿桨盘面的径向从上至下每隔一个直径D 布置一个听水器（桨盘中心除外），6个依次为P6～P11，在P6～P7～P8的中点插入2个监测点P12和P13；在轴向以桨中心为圆心，2D 为半径的半圆周上均匀布置9个点（包含P2，P7和P10）；在桨后5D 处以P5为圆心，1D 为半径的圆上，均匀布置16 个水听器，从正上方开始沿顺时针依次为P20～P35.图6 声场监测点布置图从声压级、噪声衰减性以及声指向性等角度对螺旋桨的无空泡噪声特性进行了考察，获得了非均匀流场中螺旋桨辐射噪声的基本特性.图7～9为距螺旋桨中心1D，2D，3D 不同监测点处的声压级曲线，图10 给出了螺旋桨的噪声衰减特性.图7 距桨盘面中心1 D 处图8 距桨盘面中心2 D 处图9 距桨盘面中心3 D 处由图示可知，噪声的主要成分集中在低频段，低频离散噪声远大于高频噪声，0～200 Hz频段的噪声衰减速度明显高于其他频段；在距离桨盘面中心相同距离的位置处，径向的声压级要高于轴向的声压级，随着离桨盘中心距离的增加总声压级也逐渐减小，且衰减的速度也减小.图10 噪声轴向（径向）衰减特性由于非均匀流的特殊性，速度入口至桨盘面的距离过大可能导致流态发生改变，为避免粘性对流体的非均匀性产生影响，影响计算结果，故取来流入口距离桨中心仅0.7D，在沿轴向距桨中心2D 的半圆周上布置监测点.图11 为2D 位置处的声指向性图，来流方向向右.由图11可见，螺旋桨的轴向声压级明显低于径向两侧，声指向性呈“3”字形分布，若监测点布置采取整个圆周布置，指向性将呈“8”字形分布.图12 为距桨中心5D位置处径向噪声指向性图，由图12可见，螺旋桨辐射噪声指向性关于角度为50的方向呈对称性分布，但上下两侧分布极不对称，可能是由于非均匀来流与叶片之间的耦合关系导致了这一结果.图11 轴向噪声指向性图图12 径向噪声指向性图4 结论对普通螺旋桨DTMB4381在非均匀来流条件下的流场进行大涡模拟计算，探索了螺旋桨的水动力系数随时间的变化规律，然后结合基于求解FWH 方程的方法对螺旋桨辐射噪声进行了数值计算，分析了声场中不同测点的声压级规律、噪声衰减特性以及噪声指向性等问题.得出了以下结论.1）非均匀流场中螺旋桨的水动力系数与单个桨叶间存在倍数关系，且倍数为叶数. 2）螺旋桨辐射噪声的主要成分集中在低频段，远大于高频噪声，同时0～200Hz频段的噪声衰减速度明显高于其他频段，800 Hz以后噪声衰减速度非常小，声压级曲线基本保持平直.3）螺旋桨的径向声压级高于轴向两侧，且同一方向上的噪声衰减速度随着距桨盘中心的距离增大而减小.参考文献［1］SEOL H，SUH J C，LEE S.Development of hybrid method for the prediction of underwater propeller noise［J］.Journal of Sound and Vibration，2002（1）：131-156.［2］孙红星，朱锡清.螺旋桨离散谱噪声计算研究［J］.船舶力学，2003，7（4）：105-109.［3］LEAPER R C，RENILSON M R.A review of practical methods for reducing underwater noise pollution from large commercial vessels ［J］.Marine Engineering，2012，154：79-88.［4］张永坤，熊鹰.基于面元法及模型试验的船舶螺旋桨噪声预报方法［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2008，32（5）：818-821.［5］谢剑波，周其斗.非均匀流场中螺旋桨线谱噪声指向性分析［J］.中国舰船研究，2010，5（6）：6-11.［6］杨琼方，王永生，张明敏.舰艇螺旋桨水下噪声预测［J］.船舶力学，2011，5（4）：435-442.［7］龚京风，张文平，明平剑，等.螺旋桨低频流噪声模拟方法研究［J］.中国舰船研究，2012（5）：14-21.［8］赵小龙.螺旋桨辐射噪声预报方法研究［D］.武汉：海军工程大学，2005. ［9］陈敏，姚喜.基于大涡模拟的螺旋桨水动力噪声预报研究［C］∥第十二届全国水动力学学术会议论文集，舟山：中国力学学会，2013：433-438.［10］谭廷寿.非均匀流场中螺旋桨性能预报和理论设计研究［D］.武汉：武汉理工大学，2003.［11］何新，王超，黄胜，等.基于结构化网格技术的螺旋桨定常空泡性能数值分析［J］.船舶工程，2013，35（5）：8-11.［12］丁源，王清.ANSYS ICEM CFD 从入门到精通［M］.北京：清华大学出版社，2013.。
螺旋桨水动力性能研究进展_李卉
第33卷第12期2011年12月舰船科学技术SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol．33，No．12Dec．，2011螺旋桨水动力性能研究进展李卉，邱磊（华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北武汉430074）摘要：升力面理论的应用日趋完善，面元法和N －S 方程的方法已逐渐成为螺旋桨设计与水动力预报的主流，特别是能提供桨叶表面流动精细描述的CFD 方法。
虽然运用粘性流预报螺旋桨水动力性能的CFD 方法较基于势流理论的升力线、升力面和面元法表现出较强的优越性，但是势流理论的完善性使其仍是螺旋桨设计和计算中最常用的工具。
本文较全面地介绍了国内外螺旋桨水动力性能研究的最新进展，为螺旋桨相关研究提供参考。
关键词：螺旋桨；水动力性能；CFD ；势流理论中图分类号：U661．1；U664．33文献标识码：A文章编号：1672－7649（2011）12－0003－06doi ：10.3404/j.issn.1672－7649.2011.12.001Development and present situation of the propeller hydrodynamic performanceLI Hui ，QIU Lei（College of Naval Architecture and Ocean Engineering ，Huazhong Universityof Science and Technology ，Wuhan 430074，China ）Abstract ：The application of lifting surface theory has became increasingly complete ，panel methodand the N-S equations approach to propeller design has gradually became mainstream of hydrodynamic prediction ，and in particularly the CFD method which can provide detailed descriptions of the blade surface flow．Although the use of viscous flow method to forecast the hydrodynamic performance of the propeller shows strong superiority compared to the lifting line ，lifting surface and panel method based on potential flow theory ，it is also the most commonly used tools of propeller design and calculation for its integrity．This paper provides the latest research on propeller hydrodynamic performance of domestic and international ，which provides a reference to propeller and propeller-related research．Key words ：propeller ；hydrodynamic performance ；CFD ；potential flow theory收稿日期：2011－04－28；修回日期：2011－06－28作者简介：李卉（1986－），女，硕士研究生，主要研究方向为船舶操纵控制与新型推进技术、船舶水动力学及船舶计算流体力学。
基于FLUENT的调距桨敞水性能数值计算方法探究
基于FLUENT的调距桨敞水性能数值计算方法探究袭鹏;熊鹰;佟怡铄;马泽旭【期刊名称】《海军工程大学学报》【年(卷),期】2018(30)6【摘要】以某调距桨为研究对象,基于FLUENT数值计算软件,对螺旋桨转速和网格Y+值对敞水性能计算结果的影响进行了探究,并对调距桨不同螺距的敞水曲线进行了计算.结果显示,在J=0.6～1.0时,转速越小,计算值与试验值误差越小,而在大进速系数和小进速系数下,高转速计算结果相对低转速计算结果更趋近于试验结果;网格Y+在160～400范围内,所得敞水性能与试验值符合较好;相同的网格不能满足调距桨不同螺距的计算精度,对于调距桨不同螺距的计算,应该分别进行探讨,从而确定最佳的计算方案.上述结果表明:所提方法对调距桨敞水性能计算中的网络和选取工作有一定的借鉴意义.【总页数】4页(P99-102)【作者】袭鹏;熊鹰;佟怡铄;马泽旭【作者单位】海军工程大学舰船与海洋学院 ,武汉 430033;海军工程大学舰船与海洋学院 ,武汉 430033;海军工程大学科研学术处 ,武汉 430033;海军勤务学院 ,天津 300450【正文语种】中文【中图分类】U664.33【相关文献】1.基于数值计算的调距桨桨叶强度校核方法 [J], 汪宏;曾志威;曾志波2.基于FLUENT高温压蜡机蜡模充型流场的数值计算与分析 [J], 张齐生;韩李娜;赵南山;聂文磊3.基于FLUENT的喷嘴挡板式电-气压力伺服阀的数值计算和试验研究 [J], 云霞;程雪飞;金瑶兰;俞帅;徐见云4.基于Fluent斜坡海堤挡浪墙受力特性数值计算研究 [J], 杨成刚;丁洁;郝嘉凌;邹恒5.基于Fluent的E799A空泡性能数值计算网格对比 [J], 袭鹏;熊鹰;蒲汲君因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
使用Fluent软件的螺旋桨敞水性能计算和考察_冯学梅
[研究与设计]使用Fluent 软件的螺旋桨敞水性能计算和考察①冯学梅1 陈凤明2 蔡荣泉1(1708研究所 上海 200011 2西北工业大学 西安 710072) [关键词]螺旋桨;敞水;C FD[摘 要]船舶性能CFD 计算领域有必要尽快形成螺旋桨敞水性能C FD 计算的快速预报能力,以快速响应用户的需求,使CFD 成为螺旋桨设计的手段之一,并利用这一手段,发挥CFD 计算结果信息量大的特点,对螺旋桨进行相关的性能考察计算。
文章介绍了708研究所利用Fluent 软件在螺旋桨敞水性能计算中的计算流程,以某船所使用的侧斜反弯扭桨作为研究对象,给出了敞水性能曲线的计算结果,并与试验测量值作了比较;同时还介绍了对此桨的性能情况所进行的一些数值计算考察。
[中图分类号]U661.7 [文献标识码]A [文章编号]1001-9855(2006)01-0014-06Calculation of propeller open water performanceby CFD software FLUENTFeng X uemei Chen Feng ming Cai Rong quanKeywords :Pro peller;Open Wa ter;CFDAbstract :M odern C FD calculation o f ship perfo rmance needs to hav e the capability of quick prediction of propeller open w ater perfo rm ance in o rder to prov ide quick response to custom er enquiry ,and to makeCFD one of the mea ns of propeller desig n .Suppo rted by its fea tures o f mass info rmatio n from CFD calcu-lation results,it can be also used to calculate a nd inv estigate releva nt pro peller perfo rm ance.The paper presents the w ork done in M ARIC to run the CFD softw are FLUEN T to calculate the open w ater perfo r-ma nce o f the pro peller ,the process of calcula tion ,the results of calcula tion o n o pen wa ter perfo rmance curv e of a pro peller w ith hig h skew a nd rake tip designed fo r a newbuilding design and a co mpa rison w ith the trial m easurement.The related calculation a nd inv estiga tion on the open w ater behavio r of this pro-peller is also repo rted .1 前 言螺旋桨模型单独地在均匀水流中试验称为敞水试验。
基于CFD的船舶导管螺旋桨的水动力性能研究
基于CFD的船舶导管螺旋桨的水动力性能研究欧礼坚;安源【摘要】运用计算流体力学软件对黏性流场中导管螺旋桨的水动力性能进行了计算研究,模拟了导管螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数、导管螺旋桨表面压力分布等.首先利用UG及Gambit建立计算模型,然后在FLUENT软件中利用滑移网格(Moving Mesh)的方法计算导管螺旋桨在敞水状态下推力以及转矩.最后将计算结果与模型试验值进行比较,CFD计算结果与模型试验结果吻合.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2010(010)021【总页数】5页(P5352-5356)【关键词】导管螺旋桨;CFD;水动力性能【作者】欧礼坚;安源【作者单位】华南理工大学土木与交通学院,广州,510640;华南理工大学电力学院,广州,510640【正文语种】中文【中图分类】U661.313导管螺旋桨亦称套筒螺旋桨,它是在螺旋桨的外围加上一个环行套筒而构成。
导管螺旋桨是一种特种推进器,适用于螺旋桨载荷较大的船舶,如拖船、顶推船等。
由于它具有在海上航行时受外界海况变化影响较小,导管对螺旋桨有保护作用,导管能使航向稳定性得到显著改善等优点,现在在商船上也得到很大应用。
导管螺旋桨在外型、结构形式和水动力性能等方面与常规螺旋桨都有较大的差别。
过去,对导管螺旋桨水动力性能的计算和研究主要采用图谱估算方法,并结合导管螺旋桨敞水试验进行验证。
近年来,由于数值模拟相对于实验研究有很独特的优点,比如成本低、周期短,能获得完整的数据,能模拟出实际运行过程中各种测量数据的状态。
CFD技术广泛运用于流体数值模拟,其良好的适应性,较高的准确性,逐渐成为流体动力学研究的重要工具,且其应用领域也逐渐扩大。
通过对导管螺旋桨进行三维定常的 CFD计算分析,能够较准确预报导管螺旋桨的水动力性能,并可根据计算结果对导管螺旋桨进行改进或优化。
现采用 Fluent软件对导管螺旋桨进行 CFD计算,将结果与导管螺旋桨模型试验结果进行比较,并分析了导管螺旋桨叶面和流场的压力分布。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｋｅ ｒ ｓ Ｐ ｏ ｅｌ ｒ Ｐ ｏ ｅｌ ｒｐ ｒ ｏ ｍａ ｃ ｓ Ｆ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｐ ｌ ； ｒ ｐ ｌ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ； ＬＵＥＮＴ； ｍ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｅ ｅ Ｎｕ ｒ ｃ ｌ ｍ ｌ ｔ ｓ ｏ
第 ６期
２１ ０ １年 ６月
文章编号 ：０ １３ ９ （０ １０ — ２ １ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）６ ００ — ２
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈ ｎｅ ｙ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉ ｒ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｅ ｎ ｆ ｃｕｒ ２０１
基于ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ的螺旋 桨水 动 力性 能研 究 ： ｌ ：
ｆ ｅａｉ ｉｐｏｅｌ ｗ ｉ ｓｌ ｎｉａ ａ ｔｅｖｌｅｏ ｍ ｌ ｉ ｒｈ ｒ ｅｌ ａｅ ｅ ｏ ｂｈｖｏ ｏ ｔ ｓ ｒ ｌ ｈｃ ｒ ｕｔ ｉｄｃ ｅｔｔ ｈ ａｕ ｓ ｕａｏ ｆ ｅ ｏ ｌｒ ｋ ｌ ｒ ｒ ｈ ｐ ｅ ｆ ｈｅ ｓ ｔ ｈ ｆ ｉ ｔｎ ｏ ｔ ｐ ｐ ｅ ｗ ｆ ｄ ｉ ｉ ｉ ｔ ｍ ｉｃｌ ａ ｅＯ ｈｌ ｗ ｉ ｃｕｄ ａｉ ｅｕｒ ｅｔｆｅ ｉｅｒ ｇ ｏ ｃｒｃ； ｆｓｗｔ ｅｅ ｐｒ ａｖ ｕ ｎｔｅｗ ｏ ， ｈｃ ｏｌ ｓｔ ｙｔｅｒｑ ｉ ｍ ｎ ｇｎｅｉ ｆｒ ｃｕａｙ ｔ ｈｈ ｉ ｌ ｈ ｅ ｈ ｓ ｈ ｆ ｅ ｏ ｎ ｎ ａ Ｔ ｕ ｐｏｉｅ ｒ ｅｅｃｆｒｈ ｅｉｎｏ ｈ ｒ ｅｌｒ ｈｓｉ ｒｖｄｓ ｅ ｒｎｅ ｏ ｅｄｓ ｅ ｏ ｌ ． ｔ ｆ ｔ ｇ ｆｔ ｐ ｐ ｅ
Ｗ ＡＮＧ Ｘｉｎ ， Ｉ ｈ ｎ － ｉ Ｚ ａ ｇＬ ＵＺ ｅ ｇ ｌ ｎ， ＨＡＮＧ Ｓ ｅ ｇ ｄ ｎ ， ＡＮＧ － ｉ ｈｏｌ ｆ ｎ ｉｅａｄＰ ｗ ｒＷｕ ａ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏｙＷｕ ａ ３ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｇｎ ｎ ｏ ｅ， ｈ ｎＵ ｉ ｓｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈ ｎ４ ０ ６ ， ｈｎ ） Ｅ ｅ ｔ Ｔ
ｃ ｎ ｈ ｒ ｅｅ ｉｅｅｔｐ ｅｓｉｓ ｌｅ ， ｅ ｅ ｒｓｕｅｄｓ ｉｕｉｎｏ ａｋａｄｓｒ ｃ ｉ ｔｆｔｅ ｏ ｌ ｒ ｄｆｒｎ ｓｅｄ ｉ ａ ｄｔ ｎｔ ｅｓｒ ｉｒ ｔ ｎｂｃ ｎ ｕｆ ｅｏ ｅ ｏ ｐｐ ｌ ａ ｆ ｔ ｓ ｍｕｔ ｈ ｈｐ ｔｂ ｏ ａ ｆ
王 翔 刘正林 张圣 东 王如意
（ 武汉理 工大 学 能源 与动力工 程学 院 ， 汉 ４０ ６ ） 武 ３ ０３
Ｓｔ ｄ １ ｈ ｄ ｏ ｙ ａ ｃ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｓ ｏ ｒ ｐ ｌ ｒｂ ｓ ｄ ｏ Ｌ ｕ ｙ ０３ ｙ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆｐ ｏ ｅ ｌ ａ ｅ ｎ Ｆ ＵＥＮＴ ｅ
ｐ ｏ ｅｌｒ ｅａ ａ ｚｄ ａ ｄａｃ ｃ ｌ ｉ ｅｕ ｏ ｅ ａｅ ｅ ｏｍａｃ ｕｖ ｂａｎ ￣ ｙｃ ｍ ａｉ ｒ ｌ ｌ ｅ ， ａ ｕａ ｏ ｒｓｈｆｒ ｐ ｎｗ ｔｒ ｒ ｒ ｎ ｅｃ ｒｅｉ ｏ ｔ ｅ Ｂ ｏ ｐ ｎ ｐ ｅａ ｎ ｙ ｃ ｎ ｌ ｔｎ ｏ ｐｆ ｓ ｉ ｒ ｇ ｗ ｔ ｏｒｌ ｉ ｕｖ ｆｔ ｉ ａ ｕ ｅ， ｅｉ ｅｔ ａｉｎｂ ｓｄ Ｏ ｕ ｒ ａ ｃ ｃ ｌ ｉ ａｒ ｄｏ ｔ ｉ ｃｒ ａ ｏ ｃ ｒｅｏ ｐｃ Ｂ ｂ ｍｉ ｔ ｎ ｓｇ ｔ ａｅ ｎｎ ｍｅｉｌ ａ ｕａ ｏ ｉ ｃ ｒｅ ｕ ｈ ｅｔ ｎ ｙ ａ ｌ ｒｈ ｖ ｉ ｏ ｃ ｌ ｔ ｎ ｓ ｉ
行 了一些数值计算的考察 ， 结果表 明螺旋桨尾流场的模拟值与经验值基本符合 ， 满足工程应用的精度 要求； 对螺旋桨的设计有一定的参考价值 。
关键词 ： 螺旋桨 ； 水动力性 能 ； Ｌ Ｅ Ｔ； 值模拟 ＦＵ Ｎ 数
【 ｂｔａｔ ｉ ｎｃｓａ ｅｅ ｐｑ ｉ ｒ ｉｉ Ｆ ａ ｕ ｔ ｇ ｏ ｐｏｅ ｅ ｏｅ ａ ｒ Ａ ｓ ｃ】 ｓ ｅｅ ｒ ｔ ｄｖｌ ｕ ｋｐｅ ｃ ｏ ｏ Ｃ Ｄ ｃｌ ｌ ｉ ｆｒ ｒ ｌ ｒ ｐ ｎｗ ｅ ｒ ｓ ｙｏ ｏ ｃ ｄ ｔｎ ｆ ｃ ａｎ ｐ ｌ ｔ ｐ ｒ ｒ ａｃ ｉ Ｃ Ｄｃｌ ｌ ｉ ｓ ｐ ￣ｒ ａｅ， ｈ ｈ ｐ ｎ ａ ｒ ｅ ｒａｃ ｔｅ ｒ ｅ ｅ ｓ ｅ ｏｍ ｅ ｎ Ｆ ａ ｕ ｔ ｎ ｅ ｍ ｎｅｗ ｉ ｅ ｔ ￣ ｍ ｎｅ ｈ ｏ ｌｒ ｉ ｖ － ｆ ｎ ｃ ａｏ ｏ ｆ ｃ ｏ ｗ ｅｐ ｆ ｏ ｐ ｐ ｌｓ ｎ ｉ ＣＵｆ ｗ ｅ ｃｌｅ Ｌ Ｅ Ｔ ａｅ ｎ Ｎ － ｏｅ， ｅ ｈｕｔ ｏｆ ｉ ｔｎ ｒｕ ｏｆ Ｏ￥ ｏ ｆ ｌ ｉｃ ｕ ｔ ｂ Ｆ Ｕ Ｎ ． ｓｄｏ Ｇｋ ｓ ｄｌ ｈ ｒｓｃｅ ｃ ｎ ａｄｔ ｑｅ ｅ － ｌ ｉ ｄｓ ａ ａ ｄ ｙ ｌ Ｂ Ｒ ｍ ｔ ｔ ｆ ｅ ｏ ｉ ｃｆ ｉ
【 摘
要】 船舶性能 Ｃ Ｄ计算领域有必要尽快形成螺旋桨敞抽 胜能 Ｃ Ｄ计算的快速预报能力， Ｆ Ｆ 应
用 Ｆ Ｕ Ｎ 软件对螺旋桨在粘性流场 中的敞水性能进行计算研究。采用 Ｒ Ｇ 一 模型， ＬＥ Ｔ Ｎ ｋ８ 对敞水螺旋桨 在不同进速 系数下的推力 系 转矩 系数进行模拟 ， 数、 对桨叶的叶背和叶面的表面压力分布进行了分析 ， 给 出了敞水性能 曲线的计算结果， 并与经典巴布米尔图谱的相关曲线进行对比， 对此桨的性能情况进