不同浸深比半浸式螺旋桨动态力试验研究

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螺旋桨水动力性能研究进展

势流理论的升力线、力面和面元法表现出较强的优越性，是势流理论的完善性使其仍是螺旋桨设计和计算中最升但常用的工具。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。
Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ｔｈｐｌｃｔｏｆｌｆｉｇｓｒａｅｔｅｒａｅａｅｉｃｅｓｎｇｙｃｍｐｅｅ，ａｅｅｈｄｅａｐｉａｉｎｏｉｎｕｃｈｏｙｈｓｂｃｍｎｒａｉｌｏｌｔｐｎｌｍｔｏｔｆａｄｔｅｎｈＮ— ｅｕｔｏｓｐｒａｈｏｒｐｌｅｅｉｎａｇａｕｌｂｃｍｅＳｑａｉｎａｐｏｃｔｐｏｅｌｒｄｓｇｈｓｒｄａｌｙｅａｍａｎｓｒａｉｔｅｍｏｙｒｄｎｍｉｆｈｄｏｙａｃ
Ｌｕ，ＩｅＩｉＱＵＬｉＨ（ｏｅｅｏａａＡｃｉｃｒａｄＯｅｎＥｇｎｅｉｇＨａｈｎｎｖｒｔＣｌｇｆｖｌｒｈｔｔｅｎｃａｎｉｅｒ，ｕｚｏｇＵｉｅｓｙｌＮｅｕｎｉｏｃｎｅａｄＴｃｎｌｙＷｕａ３０４，ｈｎ）ｆｉｃｎｅｈｏｇ，ｈｎ４０７ＣｉａＳｅｏ
ｐｅｉｔｎ，ｎｎｐｒｉｕａｌｈｒｄｃｉａｄｉａｔｃｌｒｙｔｅｄｔｉｅｅｃｉｔｎｆｔｅｂａｅｓｒａｅｏｍｅｈｄｗｈｃａｒｖｄｅａｌｄｄｓｒｐｉｓｏｈｌｄｕｆｃｏ

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。

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。

考虑变形的螺旋桨水动力及变形特性研究

第３４卷第９期
２０１３年９月哈Biblioteka 尔滨工程大
学
学
报
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．９
ＪｏｕｍａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｓｅｐ．２０１３
考虑变形的螺旋桨水动力及变形特性研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆｂｌａｄｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｐｅ￣ｙｏｆｐｒｏｐｅｌｌｅｒ，ｔｈｅｐａｎｅｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｄｅｖｅｌｏｐｉｔｅｒａｔｉｖｅａｌｇｏｉｔｒｈｍｆｏｒｈｉｇｈｌｙｓｋｅｗｅｄｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｌｕｆｉｄ— ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ａｌｏｗ－ｏｒｄｅｒｐａｎｅｌｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｃａｌ－
ＳＵＮＨａｉｔａｏ，ＸＩＯＮＧＹｉｎｇ

半浸式螺旋桨研究综述

｛ｎ＿速汝数似一４ √ 二傅德相）＝转
即重力相似，考虑了兴波的影响，根据Ｙ要保证３。的结论，当３可忽略其影响。时，对中、低速船不考虑其影响，而对于高速船则必须加以考虑。由于使用半浸桨的实船多为高速船，因此在模型试验时
（＝ √ Ｄ韦数似表张系）５ｎ盖一伯相（为面力数）Ｄ
对半浸桨和常规空泡浆以及喷水推进器进行了对比研究以评估其商业价值证实了在高速时使用半浸桨的船舶整体性能明显优于其它类型推进装置的船舶r0denck对70年代以前在使用超空泡桨和超通气桨过程中出现的问题进行了总结认为超空泡浆和超通气桨在性能上的优势无可置疑而通常会选用喷水推进原因是超空泡桨和超通气桨复杂的传动机构操作性差
当１８Ｏ时其影响可忽略。． ×ｌ＇
，
（）ａ６＝
一空泡数相似
，
全通气时・吸力面与空气连通，其压力等于环境压力，从而空泡受到抑制所以不考虑空泡的影响，而在其它情况下．则强烈地依赖于空泡数，空泡可能是引起通气的原因或通气与汽空化并存）所以必须予（以考虑。
２半浸桨试验研究
２１相似准则
半浸桨由于涉及到空泡问题、自由表面等．其模型试验需要遵守的相似准则与常规桨相比更加复杂。ｈａ１Ｓｉ１对空气摄人问题从理论和实验上进行了彻底的研究，ｂ４通过量纲分析得出螺旋桨在自由表面附近或者半浸条件下应该遵循的相似准则。ｒｐａＨｄｒｈｅｅ吴幼华１ｌＫｕｐ、ａｌ＆ｅｋｒｅ、７等也对这方面进行，ｅ
（）＝２，
‘
同敞水试验

船舶机械动力螺旋桨的湍流动力性能分析

船舶机械动力螺旋桨的湍流动力性能分析传统船舶机械动力螺旋桨的动力性能分析，没有考虑到动力与湍流的密切性，导致分析量化误差较大问题。

针对以上问题提出船舶机械动力螺旋桨的湍流动力性能分析，构建分析模型，依托分析模型硬件与软件的搭建，完成螺旋桨动力性能分析模型的构建。

通过控制方程的运用，选取湍流参数，实现螺旋桨动力性能分析模型运行。

通过试验分析表明提出的性能分析方法和传统的分析方法相比，量化准确率提升11.35%，能够达到实际应用要求值得推广运用。

标签：动力性能；机械动力螺旋桨；模型平台；性能分析0 引言传统的船舶机械动力性能分析可以在特定环境下进行静态模拟，并且针对螺旋桨的动力性能进行分析。

但是在特定环境下没有考虑到湍流的类型变化与动力的密切关系，导致分析量化误差较大问题。

1 构建螺旋桨动力性能分析模型螺旋桨动力性能分析模型的构建，主要由硬件和软件系统相结合，其中硬件的搭建，其主要目的是给予在多种类湍流中螺旋桨动力数据获取的保证。

（1）螺旋桨动力性能分析模型硬件结构。

螺旋桨动力性能分析模型硬件结构搭建，主要由以下部分组成，螺旋桨动力数据载入；湍流类型数据预处理；综合数据分析；数据存储及显示。

螺旋桨动力数据载入是指，把机械动力螺旋桨的运行参数，和在特定环境下的数据反馈在计算机中输入，为综合数据分析处理做基础。

而螺旋桨动力数据载入也有两种数据区分，第一种及时性数据载入，该数据可以直接反应螺旋桨工作时的状态，第二种非及时性数据载入，该数据是螺旋桨工作结束的工作状态总数据。

（2）螺旋桨动力性能分析模型软件结构。

螺旋桨动力性能分析模型软件系统的搭建，除了依托滑格网络模型，还需要参考系旋转网络模型（MRF）。

同时滑格网络模型的虚拟计算通过系旋转网络模型（MRF）时，螺旋桨数据在数据流中的网格暴增，这时软件计算压力变大，但系旋转网络模型可以用不同的处理速度完成数据处理显示。

可以说滑格网络模型和系旋转网络模型二者相辅相成，缺一不可，依托二者可以会更好的搭建螺旋桨动力性能分析模型软件系统，完成数据的处理和显示。

半浸式螺旋桨在高速船上的应用

桨推进装置更是占有绝对的优势。
欧美等发达国家。半浸桨在高速滑
行艇领域的市场也是被这些国家
是指高速船在设计航速航行时，部分桨叶露出水面而能正常运转的螺
旋桨。所以半浸桨也称部分浸水螺旋桨或表面螺旋桨。半浸桨与常规
半浸桨与常规螺旋桨的区别
’
水【ｌ１ｊ ‘ 入浆ＩＩＩ …什近的
昕代
替。这种象怀为半浆ｒｉ．＇Ｊ“ 通浆是一种持昧的螺旋桨． “ 规ｒｌ螺雠桨十Ｈ比订 ‘ ：ｌ，１０１。ＩｉＪｊｌ｛ｕ，ｉｉ佝圳就址、ｒ－－浆ｉｒＪ．随边ｊｍｊ：螺旋浆川。常规螺旋桨的随边术端连线通常 …弧，注浆ｌＪ１１Ｊ・条九线、Ｌ１采半没浆推进系统的Ｉ
以下几个部分组成：螺旋桨、驱动
半浸桨推进系统结构特点
半浸桨推进装置其实并不能
简单地理解为一
轴（尾轴）、舵叶、操舵油缸、液压动力单元、齿轮减速器、调节桨轴
其次，由于半浸桨布置在船体尾封板的后方，从而避免了船体对Байду номын сангаас 旋桨直径的限制，可以使螺旋桨的工
桨随边的附近
额外的．ｒｆ力。此外，
半浆采川较人
的纵ｆ￣ＳｉｆｒＪＪ汕缸及感（ｌ、比Ｐ／１）（ｔ

基于势流理论和粘性流理论的螺旋桨水动力性能分析

基于势流理论和粘性流理论的螺旋桨水动力性能分析螺旋桨水动力性能预报经历了升力线、升力面、面元法以及基于求解RANS方程的CFD方法几个阶段。

升力线方法过于简化导致求解精度不够，升力面在升力线的基础上有所进步但由于其是建立在薄翼理论基础上的，不能精确地描述螺旋桨的几何外形以至于不能正确的预报桨叶压力分布和空泡性能，其计算精度也不能令人满意。

面元法能很好地处理桨毂、导边及桨叶上的空泡影响，更精确地描述复杂的螺旋桨几何外形，克服升力线和升力面的不足，对复杂的翼身结构作了更为精确的离散化处理，同时消除升力面理论中薄翼假设带来的导边奇性，更精确地预估导边附近和剖面较厚处的压力分布并能计及桨毂的存在及桨毂对螺旋桨性能和桨叶压力分布的影响。

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。

虽然升力面和面元法能成功的预报螺旋桨在稳定流和非稳定流中的水动力性能，但是这些理论方法都是建立在势流的基础上，计算过程中忽略了粘性影响，因此在工程应用中需要对设计和计算结果进行粘性修正。

由于势流理论忽略粘性力导致我们在研究尺度效应对实船的影响、空泡与黏性流的非线性相互作用、螺旋桨桨叶表面边界层和尾流涡的结构与力学机理等问题时都无法给出定量的计算结果，特别是势流计算方法无法捕捉桨叶附近的细节流动如桨叶随边涡的结构，严重影响了螺旋桨性能的预报精度。

基于RANS方程的计算流体力学方法为上述问题的解决提供了有效地解决方案。

求解RANS方程的商业软件相继出现并不断完善，很明显在螺旋桨水动力性能数值预报方面CFD方法已成为主流研究方向。

对湍流模式、网格生成、近壁面模型等CFD关键问题不断改进后，CFD代码分析复杂流动的能力大幅提高。

尽管如此，涉及物理模型的逼真度、数学理论以及如何选择基准检验试验验证方案等复杂问题时，CFD方法还存在一定的不确定性，成为CFD研究领域中极具挑战性的前沿课题。

螺旋桨叶片加工变形实验研究与仿真分析

华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTThe propeller is the core component of the vessel, the quality and performance of which are important factors to the vessel’s power and stablity. The machining accuracy of the propeller scale model affects the result of the test, and indirectly affects the service performance. The blade of the propeller scale model has the characters of complicated surface structure, small thickness and long overhanging, and it may produce machining deformation caused by cutting force during machining process, which leads that it is diffcult to control the machining error and improve the processing efficiency. In this dissertation, the research mainly invloves the propeller scale model, in which the processing scheme of each stage is developed, the joint simulation technology of ANSYS and MATLAB software is achieved and applied to the calculation of deformation of the blade. Besides, the distribution regularity of the deformation of the blade under different working the machining deformation of the blade is analyzed and the feasibility is verified by experiments.The processing scheme is developed based on the structural characters of the propeller scale model in this paper, and different processing methods are choosed for the blade processing in different regions, and the appropriate measures are developed for the technical problems in the machining process. The approriate measure method is developed base on the structural characters and accuracy requirement of the propeller scale model, and then the measurement results are analyzed.A cutting force prediction model in five-axis machining surface is established based on the machining process of the propeller scale model, and the method of calculating the elastic deformation in the NC milling process of free-form surface is researched. Considering the coupling relationship between cutting force and elastic deformation , an iteration relationship for calculating the elastic deformation of free-form surface blade华中科技大学硕士学位论文during machining. The iterative program is written and the joint simulation considering the interaction between the cutting force and the elastic deformation is achieved by using the data transfer between ANSYS and MATLAB software.The cutting force in the finish machining process is predicted by calibrate the cutting force coefficient.The elastic deformation on each cutter contact point of the blade under different process methods are predicted by using the joint simulation technique, and the accuracy of the deformation simulation is verified by blade processing experiment. The regularity of the machining deformation is predicted by calculating the machining deformation of the whole blade surface under different process methods.The processing scheme and the joint simulation technique of the machining deformation are applied on the processing of a certain propeller scale model, and the finish machining of the blade is accomplished by optimizing the tool path mode, and then the accuracy of the machining deformation regularity and the feasibility of the tool path mode optimizing are verified.Key Words: Propeller, Blade, Five-axis Machining, Machining deformation, Iteration, Joint simulation华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)ABSTRACT (I)目录 (III)1. 绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2研究背景与意义 (1)1.3 研究综述 (3)1.4 主要工作 (8)2. 螺旋桨缩比模型加工误差测量实验分析 (9)2.1螺旋桨缩比模型建模 (9)2.2螺旋桨缩比模型加工方案及难点 (11)2.3 螺旋桨缩比模型测量及测量结果分析 (15)2.4 本章小结 (19)3. 基于Ansys和Matlab联合仿真的螺旋桨叶片加工变形仿真 (20)3.1 叶片变形静力学仿真 (20)3.2基于Ansys和Matlab联合仿真的迭代技术研究 (29)3.3 本章小结 (34)4. 螺旋桨缩比模型加工变形实验验证与规律分析 (35)4.1叶片加工变形实验 (35)华中科技大学硕士学位论文4.2叶片加工变形仿真结果验证 (40)4.3螺旋桨缩比模型不同加工方式下变形规律分析 (45)4.4本章小结 (48)5. 螺旋桨缩比模型加工实验验证 (49)5.1螺旋桨缩比模型加工工序安排 (49)5.2加工变形规律分析在叶背加工中的应用 (54)5.3本章小结 (56)6.总结与展望 (57)6.1全文总结 (57)6.2研究展望 (57)致谢 (59)参考文献 (61)附录1攻读学位期间发表学术论文专利目录 (65)华中科技大学硕士学位论文1. 绪论1.1课题来源湖北省重大科技创新计划项目“船舰用非线性纵倾侧倾多叶片转子五轴联动数控加工技术研发与应用”（项目编号：2015AAA002）。

不同桨轴沉深螺旋桨敞水性能试验

７３９时ꎬ除了Ｊ＝０. ８６６以外ꎬ随着Ｈｓ / Ｄ的减小ꎬＫＴ、１０ＫＱ、η０、ＫＴ / Ｋ′Ｔ、ＫＱ / Ｋ′Ｑ和 η０ / η′０相应减小ꎬ螺旋桨的敞水
性能受沉深的影响较大ꎬ且Ｊ越小ꎬ影响越大ꎻ当Ｊ≥０. ８６６时ꎬ螺旋桨的敞水性能受桨轴沉深的影响较小ꎮ
同吃水条件下的自航试验数据分析时ꎬ通常采用静水中桨轴沉深足够大情况下的螺旋桨敞水特性曲线ꎬ由于
在进行浅吃水自航试验数据分析时桨轴沉深一般较浅或部分出水ꎬ这样的处理不尽合理ꎮ
关于不同桨轴沉深对螺旋桨敞水性能的影响ꎬ已有不少学者对此进行研究ꎮ 曹梅亮 [２] 研究了变沉深和
波浪中的螺旋桨的敞水性能ꎬ指出当桨轴沉深比Ｈｓ / Ｄ > ０. ７５时ꎬ螺旋桨的敞水性能不再受自由液面的影
响ꎬ桨轴沉深较浅ꎬ螺旋桨的推进性能变差的主要原因是螺旋桨吸气ꎮ 贾大山等 [３] 研究了螺旋桨吸气及其
水动力性能ꎬ将近自由液面螺旋桨吸气分为初始吸气、局部吸气和全吸气等３个阶段ꎬ发现局部吸气阶段螺
旋桨的推力和扭矩波动较大ꎬ并指出近自由液面螺旋桨敞水试验需满足进速系数、沉深比和弗劳德数相等ꎬ
且雷诺数大于临界值ꎮ 黄红波等 [４] 研究了不同沉深比的半浸式螺旋桨的动态力ꎬ指出半浸桨的侧向力和弯
ｓｕｃｔｉｏｎꎬ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓｔａｇｅａｎｄｆｕｌｌａｉｒｓｕｃｔｉｏｎ. Ｆｏｒｔｈｅｃａｓｅｉｎｓｔｕｄｙꎬ ｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓｈａｆｔｉｓｄｅｅｐｅｎｏｕｇｈａｎｄｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓ
ｎｏｔａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｗａｔｅｒｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｒｂａｌｌａｓｔｄｒａｆｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｅｃｌｉｎｅｉｓｓｅｅｎｉｎｓｐｅｃｉｆｉｅｄｓｈａｌｌｏｗ

滑行艇半浸式螺旋桨的水动力学特性

滑行艇半浸式螺旋桨的水动力学特性
Hassan GHASSEMI
【期刊名称】《船舶与海洋工程学报（英文版）》
【年(卷),期】2009(008)004
【摘要】商业和海军用户的高速船舶（HSMV）的需求很高。

海洋船舶设计师提供船体和推进系统的责任，减少阻力，提高推进效率，提高安全性并提高机动性。

从推进器侧，表面刺穿螺旋桨（SPP）应提高性能。

与浸没的螺旋桨不同，SPP的行为受到浸入深度，韦伯数和轴倾斜角度的影响。

本文采用实用的数值方法来预测SPP的流体动力学特性。

临界提前速度比使用过渡模式中的韦伯数和俯仰比来导出，然后在接合表面上使用基于电位的边界元方法（BEM）。

选择了两种三种型号和六叶片SPP（SPP-1和SPP-2），并显示了一些结果。

【总页数】8页(P267-274)
【作者】Hassan GHASSEMI
【作者单位】Department of Marine Technology, Amirkabir University of Technology, Tehran 15875-4413, Iran
【正文语种】中文
【中图分类】U664.33
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不同通气形式下半浸式螺旋桨水动力性能数值研究

不同通气形式下半浸式螺旋桨水动力性能数值研究半浸式螺旋桨作为一种新型的特种高效螺旋桨,在高速艇上得到了越来越广泛的应用。

但是,迄今为止,人们对于半浸桨的水动力性能、力的脉动特性以及流场特性等还缺乏足够的认知。

目前,研究半浸桨的主要手段是水动力学实验。

但是半浸桨的水动力学实验受到花费高、操作困难等多重因素的限制。

而半浸桨的理论研究近年来虽取得了一定的进步,但依然缺乏成熟的理论以指导设计工作。

随着CFD方法的快速发展,应用该方法研究半浸式螺旋桨成为可能。

本文通过雷诺平均(RANS)方程计算半浸式螺旋桨的流场,利用VOF(Volumeof Fraction)方法捕捉自由液面,应用滑移网格技术模拟半浸桨的转动。

通过对标准半浸桨模型841-B的数值模拟,并将计算结果与实验结果相比较。

分析可知:在J=0.8～1.1之间,推力系数Kt、扭矩系数10Kq的误差在10%之内并模拟出了半浸桨的过渡区。

计算结果表明,利用CFD技术对半浸式螺旋桨进行数值模拟是可行的。

利用该数值方案计算某实艇上安装的半浸桨,研究了浸深比It、斜流角φ对其水动力性能的影响,并对其受力的脉动特性以及流场特点进行了分析。

研究结果表明:半浸桨浸深越大其受力的脉动性越小。

在尾流场中,滑流作用占据主导地位,径向方向上存在明显的滑流边界。

自由液面以下区域轴向速度梯度很大,而横向速度明显增大;自由液面以上区域轴向速度与横向速度明显增加,但其滑流边界并不明显。

横向速度以自由液面为界,发生了较大的变化。

而斜流角对半浸桨水动力性能的影响较小。

斜流角的存在相当于半浸桨浸深略有增加。

当半浸桨在大浸深情况下工作时,其扭矩就会急剧增加,此时通过通气管对其进行通气以降低扭矩。

本文通过数值计算模拟了通气管直径,出气口径向位置与纵向位置对半浸桨水动力性能的影响。

结果表明:通气管直径越大,半浸桨的推力T、扭矩Q越小,在低进速时效率增大;通气管出气口的径向位置与纵向位置对低速时影响较大。

半浸式螺旋桨水动力性能的数值模拟研究

半浸式螺旋桨水动力性能的数值模拟研究半浸式螺旋桨是一种重要的特种螺旋桨,由于其高效率、可减小快艇的附体阻力、减少桨叶剥蚀等优点,在高速滑行艇和浅吃水船上得到了越来越广泛的应用。

然而,至今人们对其周围流场的流动特性还缺乏足够的认识。

迄今,半浸式螺旋桨的研究主要依靠理论计算和水动力实验这两种方法,然而他们都有自身的局限性。

应用数值模拟研究半浸式螺旋桨的流场目前还很少,本文应用CFD方法对其进行了研究。

本文通过求解雷诺平均方程(RANS)的方法计算流场,通过VOF方法捕捉自由液面,应用滑移网格模型完成桨的转动,实现了对一个五叶右旋半浸桨流场的数值模拟,并把计算所得的定性和定量的结果与实验结果进行比较。

研究结果表明：在较低浸入深度时,数值模拟可以很好的预测半浸式螺旋桨的性能,尤其是进速系数在0.9到1.4之间。

随着浸入深度的增加,推力系数和效率的预测结果基本准确,扭矩系数的预测结果有一定偏差。

另外,通过数值模拟可以正确预报半浸式螺旋桨的水平侧向力和垂向力,准确获得推力中心的位置,并且能够得到出入水过程中桨叶周围流场的变化情况。

本文所给出的有关半浸式螺旋桨的模拟方法为以后的研究提供了参考。

本文的计算结果可以为实际的工程设计和优化提供帮助。

不同浸没深度下水平圆柱体的水动力特性试验研究

不同浸没深度下水平圆柱体的水动力特性试验研究胡克;付世晓;许玉旺;马磊鑫【摘要】The floating cylindrical structures, such as the floating frame of the fish farming and the foat-ing bodies of wave energy convertor, are partly submerged. However, few investigations on the character-istics of horizontal cylinder can be found in academic and engineering field presently, which lead to a series of difficulties in the design of such new kinds of structures. Based on the experimental method of forced os-cillation in the towing tank, this paper researches about the effects of Reynolds number, Keulegan-Car-penter number, reduced velocity on the drag coefficients and added mass coefficients of horizontal cylin-der under different draft. The results show that: (1) Due to the influences of free surface, the drag coeffi-cients of cylinder which is more than semi-merged under the current in the supercritical region; (2) An exceedingly difference of the hydrodynamic characters between the fully immerged and semi-submerged condition;(3) The added mass coefficients will increase when existence of current under oscillatory flow.%顺应式的漂浮柔性圆柱型结构物,如深海养殖结构物的浮圈结构、波浪能发电装置的浮体部分等,大多是部分浸没的.目前,学术界和工程界对部分浸没圆柱的水动力特性了解甚少,也使这些新型结构物在设计和分析时面临着一系列的困难.文章利用在拖曳水池中对水平圆柱进行强迫振荡的试验方法,研究了不同浸没深度的水平圆柱体在流、波浪以及波-流耦合作用下的水动力特性,获得了拖曳力系数和附加水质量系数在不同浸没深度下与Reynolds数、KC数和Vr的关系.通过研究发现:(1)在纯流作用下,由于自由液面的存在,超过半浸没的圆柱体的拖曳力系数在超临界范围内将大于全浸没圆柱;(2)在波浪作用下的半浸没圆柱的水动力系数完全不能等同于全浸没圆柱的一半来进行考虑;(3)流的存在对水动力系数的影响比较显著,会导致惯性力系数的增大.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2017(021)010【总页数】9页(P1190-1198)【关键词】水平圆柱;不同浸没深度;拖曳力系数;附加质量系数;强迫振荡【作者】胡克;付世晓;许玉旺;马磊鑫【作者单位】上海交通大学海洋工程国家重点实验室, 上海 200240;上海交通大学海洋工程国家重点实验室, 上海 200240;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240;上海交通大学海洋工程国家重点实验室, 上海 200240【正文语种】中文【中图分类】O357海洋工程结构物按照其自身特征尺度与所遭遇的波长的比值，大致可分为大尺度结构物和小尺度结构物，大尺度结构物大致包含例如半浅式平台、FPSO以及海上机场等海上超大型浮体，小尺度结构物包括导管架平台，海洋油气生产和传输的立管、海底管道、锚链以及海洋养殖的浮筒和渔网等结构。

船舶动力定位系统推进器推力损失计算

船舶动力定位系统推进器推力损失计算广超越;罗薇【摘要】The formation mechanism of the thrust losses in Dynamic Positioning System (DPS) is discussed in this paper. Using semi-empirical methods based on model test, the total thrust losses caused by thruster-hull interaction, thruster-thruster interaction, the current, the wave and other factors are calculated. Having known the thruster parameters and configuration, the parameters of current and waves, the thrust losses are calculated when the thrusters of DPS produce thrust in 360 degree zone, thereby, the thrust losses diagram are figured out and analyzed. What's more, a new concept of forbidden zone in the thrust optimization distribution is proposed, and the measures of how to reduce thrust losses are also discussed.%阐述了船舶动力定位系统(DPS)推进器推力损失的形成机理,采用基于模型试验的半经验计算方法,对推进器与船体之间的相互干扰、推进器之间的相互干扰、海流、波浪等因素引起的推进器推力损失进行了计算.在已知推进器的参数和布置以及海流、波浪等环境载荷参数条件下,计算和分析了DPS推进器在360°的范围内产生推力时的推力损失图.针对计算结果提出了推力最优分配中设置禁区的概念,并对如何减小推力损失的措施进行了探讨.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2012(036)005【总页数】5页(P1074-1078)【关键词】动力定位;推力损失;推进器-船体干扰;推进器-推进器干扰;推力损失图;禁区角【作者】广超越;罗薇【作者单位】武汉理工大学交通学院武汉 430063;武汉理工大学交通学院武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U662.2随着我国对深海海洋资源开发的日益重视，对深海船舶动力定位系统（DPS）的研究表明，在极限海况下推进器推力损失可高达最大推力的40%～50%［1］，所以正确计算推力损失是十分重要的.推进器在水下工作时，产生复杂流场，这些流场连同海流和波浪，产生相互作用，导致推进器水动力性能的降低.这些相互作用主要包括推进器与船体、推进器与推进器之间产生相互干扰，海流引起的推力损失、波浪引起的推力损失等［2］.目前尚没有较完善的理论方法来精确预估这些损失，大多数的估算还是基于模型试验的半经验方法.近年来随着计算流体力学（CFD）的广泛应用，CFD数值模拟更为经济与省时［3］.本文采用基于模型试验的半理论半经验方法，计算和分析了DPS 推进器在360°的范围内产生推力时的推力损失图，计算结果可为后续的DPS中推力最优分配和定位极限能力预报提供可靠的推力数据.1 推力损失的形成机理与计算方法1.1 轴向流引起的推力损失根据机翼理论，螺旋桨产生的推力与各叶元体的攻角成比例，分析叶元体速度多角形可知，攻角的大小主要取决于螺距、螺旋桨旋转速度和进速，对于固定转速的螺旋桨，随着来流速度的增大，攻角减小，而推力也相应地减小.根据Lehn的实验结果，轴向流引起的损失可表达为式中：dT为推力损失；Va为平行于螺旋桨轴的流速；Ka通常是个常数，取决于敞水性征曲线kt和kq的斜率以及螺旋桨的转速与螺距的变化.1.2 主推和全回转推进器横向流引起推力损失当来流方向垂直于推进器的轴线时，由于受到海流的影响，螺旋桨的尾流会向来流方向偏移，从而产生一个与来流方向一致的附加阻力，因此必须加大螺旋桨的推力来平衡此阻力，间接造成了推进器的推力损失.根据Lehn的实验结果，横向流引起的损失可表达为式中：Ft为推力损失；Vt为垂直于螺旋桨轴的流速；D为螺旋桨直径；Kcc通常是个常数，取决于螺旋桨本身.Kcc的近似值可通过模型试验得到.1.3 侧推横向流引起的推力损失对于侧推来说，横向流引起的损失是十分显著的.横向流的存在会使螺旋桨尾流发生偏移，并附着于船体表面，增加其边界层的厚度，从而形成一个水动力翼型，根据机翼理论，翼型会产生一个与推力方向相反的升力，降低推进器的有效推力. 侧推横向流损失主要取决于螺旋桨的流速与喷水速度的比值Vc／Vj，侧推在船首和船尾的损失各不相同，当侧推安装在船尾时，最大损失率约为10%，当侧推安装在船首时，最大损失率可高达70%.根据Lehn的实验结果，损失如图1所示. 图1 侧推在横向流中的推力利用率1.4 波浪引起的推力损失［4－5］1.4.1 波浪质点速度引起的损失根据Lehn的研究，波浪质点速度引起的损失可表达为式中：dT为推力损失；Kw 为常数，Kw＝0.1 m／s；Hm为有义波高；Tz为跨零周期.1.4.2 螺旋桨出水引起的推力损失根据Lehn的研究结果，平均波浪损失可表示为式中为推力损失率；Φ为高斯分布；R为螺旋桨半径；σr为推进器相对垂向运动的方差.对于σr的计算，是基于下述的理论方法求得.坐标值为（x1，y1）的推进器，其相对垂向运动的表达式为式中：z（x1，y1，t）为在t时刻，由于船舶的摇荡运动，推进器的绝对垂向位移；η（x1，y1，t）为在t时刻，（x1，y1）点的波浪升高.建立在线性理论基础上，并假设流体为均匀、不可压缩和无粘性的理想流体.在此基础上建立船舶线性运动微分方程式中：mjk为广义质量；Cjk为广义恢复力；μjk为附加质量；λjk为阻尼系数；Fwi为波浪扰动力.前2项为船舶已知参数，后3项基于切片法而得.根据势流理论，把总速度势Φ分解：Φ＝ΦI＋ΦD＋ΦR.式中：ΦI为入射势；ΦD 为绕射势；ΦR 为辐射势，相应地流体动力划分为波浪扰动力（弗劳德－克雷洛夫力和波浪绕射力）和辐射力FR.其中辐射力FR的计算是通过构造格林函数G（P，Q），用点源格式格林函数在物面上的分布来表达流场中势函数，将边界面离散化，进行数值求解，最终获得动压力P；对于入射势ΦI，加以边界条件，便可求的为自然频率.对于绕射势ΦD，可直接利用哈斯金特求的.基于切片理论，将上述对船体表面的面积分离散为对各个横剖面的线积分求解，可得到船体各个横剖面的流体动力，然后沿纵向积分得到船体流体动力.将上述理论求的的流体动力代入方程（6），便可求解出船舶在不同波浪参数条件下的运动频率响应函数（RAO）.通过谱分析法，建立海浪谱与运动谱之间的关系，得到船舶在不规则波的摇荡统计特性，计算相对垂向运动的谱密度对原点的一阶谱矩（方差）：至此，通过高斯积分便可求得波浪损失.1.5 推进器－船体干扰引起的推力损失，柯安达效应［6］推进器与船体的相互干扰取决于船体的形状、推进器安装的位置以及推进器的方向.它主要包含两个方面的损失：摩擦损失与尾流偏移损失（柯安达效应）.摩檫损失的影响因素主要包括船舶吃水、螺旋桨轴线离船底部距离等；尾流偏移导致压力差，从而引起附加阻力，影响因素主要包括舭部半径、船舶吃水、螺旋桨轴线离船底部距离、螺旋桨距舭部的距离等.推进器的方向沿船舶纵向时，推力损失主要是由尾流与船底的摩擦阻力引起，当推进器方向沿船舶横向时，推力损失主要是由尾流偏移引起.根据Lehn的实验结果，推进器安装在船尾，尾流纵向流过整个船体底部时，推进器的推力损失约为15%～25%；推进器安装在船体中纵剖线，尾流横向穿过船体时，推进器的推力损失约为5%；若将横向和纵向结合起来，当推进器安装在船体中部，并且在中纵剖线上时，推力损失可按如图2计算，其中纵坐标表示推力利用率（T／T0），横坐标表示推进器旋转角度.图2 柯安达效应引起的推力损失1.6 侧推进口形状，格栅，槽道长度引起的推力损失1.6.1 侧推进口形状引起的推力损失假设侧推进口形状设置合理的话，推力会增加10%.1.6.2 侧推格栅引起的推力损失侧推格栅引起的推力损失主要取决于格栅本身，根据MARINTRONICS的研究成果，格栅引起的推力损失可按图3进行计算.其中纵坐标表示推力利用率（T／T0），横坐标表示格栅数.图3 侧推格栅数引起的推力损失1.6.3 侧推槽道长度引起的推力损失根据Svensen［7］的结果，损失率取决于侧推槽道长度与螺旋桨直径的比值，具体结果如图4所示，其中纵坐标表示推力利用率（T／T0），横坐标表示侧推槽道长度与螺旋桨直径的比值（L／D）.图4 侧推槽道长度引起的推力损失1.7 推进器－推进器之间的干扰引起的推力损失国内外很多研究单位都对推进器－推进器之间的干扰进行过实验研究，结果都非常一致.Lehn和Moberg对两个螺旋桨呈前后布置的形式进行了试验，试验结果见图5［8］，从图中可见，两个结果吻合得很好，当两螺旋桨距离越靠近，干扰问题越严重.在实际工程应用中，对下游螺旋桨推力减额进行估算，Dang等总结出如下公式式中：T0为敞水中的系柱推力；x为2螺旋桨间的距离；D为推力器直径；T为下游螺旋桨所产生的推力；t为推力损失率.图5 敞水中2个推力器呈前后布置时下游推力器的推力损失率当螺旋桨置于平板下时，螺旋桨尾流最大速度的中心将偏离，附着到平板表面，这将使推进器的平均入流速度减小，这使得平板下的推力损失较敞水时稍小.平板下的推力减额如图6所示.在实际工程应用中，Dang总结出如下经验公式图6 在平板下的2个推力器呈前后布置时下游推力器的推力损失率2 推力损失的数值算例本文以一艘供给船的动力定位系统为例，计算了全回转推进器在360°方向旋转发出推力时所对应的推力损失，船舶的主尺度见表1，推进器参数及布置见表2和图7.表1 船舶主尺度?表2 推进器参数?图7 推进器布置图建立如图8的坐标系，遵从右手法则，旋转角度顺时针方向为正.假设海流与波浪同向，沿X轴负方向流过（α＝0），流速为1kn，有义波高为2 m，跨零周期为6.3s.固定全回转推进器5，使其发出270°方向的推力，当全回转推进器4在360°范围内产生推力时，其推力利用率见图9.图8 坐标系由图9可见，当推进器4在270°方向发出推力时，其推力损失可高达63.3%，这是由于推进器5与推进器4的推力方向在同一条直线上，当推进器5产生推力时，其尾流正对推进器4，造成推进器4推力的严重衰减，加之波浪损失（5.54%）、柯安达作用（2.1%）以及横向流引起的损失（8.2%），推力在此方向上的利用率非常低；当推进器4在90°方向发出推力时，其推力损失主要是由波浪损失（5.54%）、柯安达效应（7.8%）以及横向流（8.2%）引起的；当推进器4在0°方向产生推力时，轴向来流会造成推进器4的推力损失，与此对应的，当推进器3在180°产生推力时，虽然没有来流损失，但其尾流穿过整个船底，推进器－船体的干扰使得推力大大衰减.推进器－船体干扰、推进器－推进器干扰会造成推力的严重衰减.为了全面研究推进器的推力损失，笔者对侧推与主推的推力损失也进行了计算，从结果来看，侧推的推力损失主要是由于横向流、柯安达与波浪损失引起的，其中横向流引起的损失占主要成分；对于主推，由于其浸深一般较小，螺旋桨直径较大，所以波浪引起的出水会造成其较大的损失，当螺旋桨尾流穿过整个船体时，摩擦损失也会占有较大的份额.图9 推进器4推力利用率3 降低推力损失的方法在动力定位系统中，推进器的推力损失会削减其定位能力，因此采取适当的方法来有效地降低推进器的水动力干扰是十分必要的.常见的方法主要有：（1）从推进器的布置方面来讲，要合理错位布置，增大推进器之间的距离，减小推进器之间的干扰；（2）从推进器的安装方面来讲，将螺旋桨的轴系或者喷嘴向下倾斜，减少推力器和船体的相互作用；（3）从推力的分配角度来讲，可以设置禁区角来有效地控制推进器的方位角，减小推进器之间的干扰.当上游的推进器改变角度或距离以避免其尾流对下游螺旋桨的冲击时，他们之间的相互影响可以得到改善.Nienhuis［9］和文献［1］的试验结果都证明了这点，实验结果见图10.两组试验结果一致表明：改变角度能够大大改善推力损失，尤其在两桨之间距离较小时.在螺旋桨实际工作时，可以对全回转推进器设置某个角度范围作为禁止工作区域，从而避免大幅度的推力损失，这个角度即所谓的禁区角（Forbidden angle）.J.Dang等总结出计算推力减额的经验公式为式中：φ为两桨轴线的夹角，（°）；t为φ＝0°时的推力损失率，可通过式（8）和（9）计算得出；tφ 为当夹角为φ时的推力损失率.图10 改变方向角时推力器之间的干扰情况4 结论1）对推进器各种推力损失形成机理进行了深入分析，介绍了推力损失的研究方法与研究进展，详尽地对推力损失的计算方法进行了总结与归纳，结合算例得到推力损失图，并进行了分析.2）就如何降低推力损失进行了探讨与分析，强调了推力分配中设置禁区角对减少推进器之间的干扰的重要作用.参考文献［1］LEHN E.Practical methods for estimation of thrust losses［R］.MARINTEK Publication R－102.80，October 1990.［2］RADBOUD R，VAN Dijk，ALBERT B.What happens in water，the use of hydrodynamics to improve DP［C］／／Dynamic Positioning Conference，2001.［3］杨世知.动力定位推进系统中桨－桨干扰研究进展［J］.实验室研究与探索，2009，28（11）：17－24.［4］LEHN E.On the propeller race interaction effects［R］.MARINTEK Publication P－01.85，September 1985.［5］LEHN E，LARSEN K.Thrusters in extreme condition，part 1，Ventilation and out of water effects［R］.FPS－2000 1.6B，January，1990. ［6］LEHN E.Thrusters in extreme condition，part 2，Propeller／hull interaction effects［R］.FPS－2000 1.6B，January，1990.［7］SVENSEN T.Thruster considerations in the design of DP assisted vessels［R］.NIF，June，1992.［8］JIE Dang，HANS L.Hydrodynamic aspects of steerable thrusters［C］／／Marine Technology Society，Dynamic Positioning Conference，2004. ［9］NIENHUIS U.Analysis of thruster effectivity for dynamic positioning and low speed manoeuvring［D］.Delft：Dissertation of TechnicalUniversity Delft，1992.。

第三章螺旋桨基础理论及水动力特性船舶阻力与推进

第三章螺旋桨基础理论及水动力特性关于使用螺旋桨作为船舶推进器的思想很早就已确立，各国发明家先后提出过很多螺旋推进器的设计。

在长期的实践过程中，螺旋桨的形状不断改善。

自十九世纪后期，各国科学家与工程师提出多种关于推进器的理论，早期的推进器理论大致可分为两派。

其中一派认为：螺旋桨之推力乃因其工作时使水产生动量变化所致，所以可通过水之动量变更率来计算推力，此类理论可称为动量理论。

另一派则注重螺旋桨每一叶元体所受之力，据以计算整个螺旋桨的推力和转矩，此类理论可称为叶元体理论。

它们彼此不相关联，又各能自圆其说，对于解释螺旋桨性能各有其便利处，然亦各有其缺点。

其后，流体力学中的机翼理论应用于螺旋桨，解释叶元体的受力与水之速度变更关系，将上述两派理论联系起来而发展成螺旋桨环流理论。

从环流理论模型的建立至今已有六十多年的历史，在不断发展的基础上已日趋完善。

尤其近二十年来，由于电子计算机的发展和应用，使繁复的理论计算得以实现，并促使其不断完善。

虽然动量理论中忽略的因素过多，所得到的结果与实际情况有一定距离，但这个理论能简略地说明推进器产生推力的原因，某些结论有一定的实际意义，故在本章中先对此种理论作必要介绍，再用螺旋桨环流理论的观点分析作用在桨叶上的力和力矩，并阐明螺旋桨工作的水动力特性。

至于对环流理论的进一步探讨，将在第十二章中再行介绍。

§3-1 理想推进器理论一、理想推进器的概念和力学模型推进器一般都是依靠拨水向后来产生推力的，而水流受到推进器的作用获得与推力方向相反的附加速度(通常称为诱导速度)。

显然推进器的作用力与其所形成的水流情况密切有关。

因而我们可以应用流体力学中的动量定理，研究推进器所形成的流动图案来求得它的水动力性能。

为了使问题简单起见，假定：（1）推进器为一轴向尺度趋于零，水可自由通过的盘，此盘可以拨水向后称为鼓动盘(具有吸收外来功率并推水向后的功能)。

（2）水流速度和压力在盘面上均匀分布。

半浸桨及传动装置

半浸桨及传动装置
无
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2006(000)003
【摘要】中国船舶重工集团公司702所自主研发的半浸桨及传动装置成功完成了实船试验。

装备了702所自主研发的半浸浆和传动装置的三体消波艇，经试验结果表明，装置结构设计合理，最大航速满足设计要求，性能指标与国际上先进装置的水平相当。

半浸桨技术是一种新型技术，以高效性和无空泡的特性，成为各国快艇研究的关键技术之一。

【总页数】1页(P18)
【作者】无
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】F426.474
【相关文献】
1.不同浸深比半浸式螺旋桨动态力试验研究 [J], 黄红波;陆林章;吴幼华;董世汤
2.高原高速艇半浸桨双速比齿轮箱应用分析 [J], 臧瑞斌;周剑;辛公正;丁恩宝;彭晓星
3.半浸桨水动力性能预报方法研究 [J], 钱正芳;张纬康;马骋;胡健
4.半浸式螺旋桨强度计算分析 [J], 马卫泽;唐小光
5.七○二所半浸桨及传动装置实船试验成功 [J],
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半浸式螺旋桨推进装置宣传片文案

创新·为时代提速每一次有力的提速，都见证着一个品牌的成长。

每一声悠扬的汽笛，都重塑着一个民族的信心。

肩负着航行的重任，在中国船舶重工集团公司第七〇二研究所的多方努力下，BTZ系列半浸桨推进装置应运而生！BTZ系列半浸桨推进装置，是我国高速船艇的全国产化推进装置，主要由驱动装置本体、操纵油缸、液控系统和半浸桨叶四部分组成，具有推进效率高、无空泡剥蚀、附体阻力低、船机桨匹配好、吃水浅、适应性强等特点，是当今世界新型高速船艇的首选推进方式。

自从上世纪八十年代七〇二研究所对半浸桨的水动力性能机理研究以来，BTZ系列半浸桨推进装置已完成了《半浸式螺旋桨推进装置设计制造标准》和《半浸式螺旋桨推进装置审图和检验指南》，与中国船级社联合制定了《半浸式螺旋桨推进装置技术指南》，成功建立起国内半浸桨推进装置的行业标准，为我国半浸桨推进装置提供了标准的国内加工范本与验收依据。

作为国际尖端创新产品，BTZ系列半浸桨推进装置的研发离不开强大的人才支撑。

如今，该装置研发团队拥有研究员、博士、硕士等核心成员二十余人，率先在国内开发出半浸桨推进装置系列化设计平台，广泛适用于30节至70节的4/5/6叶半浸桨叶设计图谱，可进行半浸桨叶的CFD计算和水池试验验证、桨叶的疲劳强度验证、桨叶的六分力计算和试验验证工作。

同时，团队首次成功探索出国内半浸桨推进装置台架试验技术，并建立全国首个综合台架试验循环水池，为全系列半浸桨推进装置全负载试验验证提供了保障。

质量是BTZ系列半浸桨推进装置致胜的关键。

在生产中，BTZ系列半浸桨推进装置严格按照《半浸桨推进装置产品质量保证大纲》细项执行，对半浸桨叶、钢铜铸锻件、万向传动节等关键部件采取送权威机构复检手段，严格确保了产品性能与质量。

装置在组装完成后，同步严格进行气密性试验、空载试验和疲劳试验，并将工序、零部件号标定在册，对每一款型号产品进行500小时的耐久性试验，以验证装置的可靠性。

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ＡｂｔａｔＩｒｅｏｉｑｉｅｉｔｙａｃｐｒｒｎｅｏａｔｌｕｍｅｇｄｐｏｅｌｒｕｉｇｓｘｅｍｐ — ｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｎｕｒｎｏｄｎｍｉｅｆｍａｃｆｒｉｌｓｂｒｅｒｐｌ，ｓｎｉ— ｏｏｏｐａｙｅｎｎａａｃ，ｄｌｅｐｒｍｅｔｒｏｄｃｅｏｍｅｓｒｈｎｔａｙｆｒｅａｔｇｏｈａｔｌｅｔｂｌｎｅｍｏｅｘｅｉｎｓｗｅｅｃｎｕｔｄｔａｕｅｔｅｕｓｅｄｏｃｓｃｉｎｔｅｐｒｉｌｎａｙｓｂｒｅｒｐｌｒａｉｅｅｔｉｕｍｅｇｄｐｏｅｌｔｄｆｒｎｍｍｅｓｏａｉｓＴｅｉｆｅｃｆｉｅｒｉｎｒｔ．ｈｎｎｅｏｏｌｕｍｍｅｓｎｏｎｔａｙｆｒｅｓｗｅｌｓｒｉｎｕｓｅｄｏｃｓａｌａｏｏｈｉｅｔｎｏｈｏｃｓａｈｏｉｏｔｌｐａｅａｄｖｒｉａｌｎｅｅｓｕｉｄｅｅｐｒｍｅｔｌｅｎｔｅｄｒｃｉｆｔｅｆｒｅｔｔｅｈｒｚｎａｌｎｎｅｔｌｐａｅｗｒｔｄｅ．ｈｘｅｉｎａ — ｏｃＦｒ
ｓｈｎｉａｅｔａａｔｌｕｍｅｇｄｐｏｅｌｒｇｖｎａｐｏｅｍｍｅｓｏ，ｆｒｅｓｆｃｕｔｇｆｒｅｕｓｉｄｃｔｈｔａｐｒｉｌｓｂｒｅｒｐｌ，ｉｅｒｐｒｉａｙｅｒｉｎｏｆｓｌｓｕｔａｉ）ｃｓｅｌｎｉ
ＨＵＡＮＧｎ－ｂ．ＨｏｇｏＬＵｎｚａｇＬｉ — ｈｎ，ＷＵｕｈｕ，ＤＯＮＧｈｉ￡ｇＹｏ－ａＳ一（ｈｎｈｐＳｉｎｉｃＲｓａｃｅｔｒＷｕｉ４８，ｈｎ）ＣｉａＳｉｃｅｔｉｅｅｒｈＣｎｅ，ｘ０２Ｃｉａｆ２１
维普资讯
第１ பைடு நூலகம்卷第４期
２００６年８月
文章编号：１０ — ２４２０）４００ — ９０７７９（０６０ — ０９０
船舶力学
ＪｕｎｌｆＳｉｃａｉｓｏａｈｐＭｅｈｎｃｒｏ
ａｄｉｒｖｓｍａｅｖｒｇｅｆｉｎｙｎｍｐｏｅｎｕｅｉｆｉｅｃ．ｎｃＫｅｒｓｐｒｉｌｕｍｅｇｄｐｏｅｌｒｐｏｅｌｒｂａｉｇｆｒｅ；ｍｍｅｓｎｒｔ；ｙｗｏｄ：ａａｌｓｂｒｅｒｐｌ；ｒｐｌｅｒｎｏｃｓｉｔｙｅｅｒｉａｉｏｏｄｎｍｉｅｏｍａｃｙａｃｐｒｒｎｅｆ
Ｖ０．ＯＩ１Ｎ０４．
Ａｕ．２０６ｇ０
不同浸深比半浸式螺旋桨动态力试验研究
黄红波，陆林章，吴幼华，董世汤
（国船舶科学研究中心，中江苏无锡２４８）１０２
摘要：了探讨半浸式螺旋桨的动态性能，用六分力天平测量不同浸深比下半浸式螺旋桨的非定常力，析浸为利分深比对半浸式螺旋桨动态力的影响，探讨半浸式螺旋桨受力在水平面和垂直平面上的方向性试验结果表明，并在合适的浸深比Ｆ，以减小半浸式螺旋桨各分力的波动，善半浸式螺旋桨的操纵性能可改关键词：浸式螺旋桨；螺旋桨轴承力；深比；动态性能半浸
有较高的效率，且附体阻力低及桨轴斜流角小，并这对高速艇而言是非常有利的。因此近年来以此类
中图分类号：６ｌ１Ｕ６＿３３文献标识码：Ａ
Ｅｘｅｉｅｔｌｔｄｎｕｓｅｄｏｃｓｏａｔｌｐｒｍｎａｕｙｏｎｔａｙｆｒｅｆｐｒｉｌｓａｙｓｂｅｇｄｐｏｅｌｒａｉｆｒｎｍｍｅｓｏｓｕｍｒｅｒｐｌｔｄｆｅｅｔｉｅｒｉｎ
１引言
半浸式螺旋桨（以下简称半浸桨）指部分桨叶露出水面而运转的螺旋桨。由于多种高速艇如用系
常规的全浸式螺旋桨反而不利，种原因是由于直径受到限制在效率上损失较大，一另一种原因是轴系斜度大，于斜流原因造成对螺旋桨较大的激振力及空泡剥蚀危险。由因此随着半浸桨的技术发展走向成熟，引起了造船界的很大兴趣，半浸桨成为这类艇种的重要选择。半浸桨在叶片通气状况下仍具使