拖式吊舱推进器敞水性能研究
吊舱式CRP推进器水动力性能数值模拟
吊舱式CRP推进器水动力性能数值模拟盛立;熊鹰;杨勇【摘要】Numberical model of poded contra-rotating propulsor is estabished, the unsteady hydrodynamics performance of the poded contra-rotating propulsor in uniform flow are predicted by the RANS formula with SST k -co turbulence model based on sliding mesh method;the prediction results of the thrust coefficients,torque coefficients are compared with the experimental value of the same poded contra-rotating propulsor in the real cavitation tunnel by pod dynamical instrument and long-axis dynamical instrument. And then analysis the unsteady performance and the pressure coefficients of face side and back side of blade. It is shown that, the numerical method presented in this paper has good precision in the prediction of hydrodynamics performance of poded contra-rotating propulsor,can achieve the requirements of engineering application.%建立吊舱式CRP推进器数值模型,结合RANS方程和SSTk -w湍流模型,运用滑移网格方法对吊舱式CRP推进器在均匀流场中水动力性能进行非定常数值预报.将数值预报所得的敞水性能结果与在真实空泡水洞内利用吊舱动力仪及长轴动力仪对吊舱式CRP推进器进行敞水试验得到的试验数据进行比较；同时得到了吊舱式CRP推进器前后桨叶面及叶背压力系数分布与前后桨及吊舱的非定常性能,将计算结果和不附带吊舱相同对转桨计算结果进行比较分析.结果表明,本文所用数值计算方法对吊舱式CRP推进器水动力性能的预报具有较高的可信度,能达到工程应用的要求.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2012(034)010【总页数】8页(P9-16)【关键词】吊舱式CRP推进器;水动力性能;数值模拟;RANS方程;滑移网格【作者】盛立;熊鹰;杨勇【作者单位】海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TB535近年来，由于特种推进器在提高船舶推进效率，减少舰船振动以及降低噪声，节省燃油消耗等方面发挥了巨大优势，越来越受到国内外研究机构和学者的重视，并且创造了不少新的推进形式，相继进行了一系列的理论和试验研究［1－18］。
05-偏转工况下吊舱推进器的水动力和空泡性能
Abstract：［Objectives］ The interaction between the body of pod propulsor and the propeller is great， leading to complex flow phenomena. As a consequence，under steering condition which is away from design point，loads of blades change sharply and the cavity characteristics deteriorate. In order to analyze the hydrodynamic characteristics of the pod propulsor，［Methods］the full structural grid based on the Reynolds Averaged Navier-Stokes （RANS） approach is adopted. Besides， the cavity structures are predicted by the Sauer model. Finally，the model experiment of the pod propeller is carried out in the cavity channel. ［Results］The results show that the numerical data are in great agreement with the experiment counterparts which presents the correspondingly high accuracy of this numerical model. Under steering condition，the thrust and torque of pod propulsor are greater than the counterparts under straight condition. After the propulsor deflects，the pressure at different circumferential positions fluctuates with the change of circumferential angle. What's more，cavity contours show different structures and the cavitation intensifies as the deflection angle rises. ［Conclusions］ The research results can provide reference for the design of pod propeller. Keywords：podded propulsion；steering condition；hydrodynamic performance；cavitation performance； blade load
吊舱式推进器报告-提交版
全球船用吊舱式推进器市场分析目录一、吊舱式推进器发展概述 (1)（一）吊舱式推进器的发展历史 (1)（二）当前船舶所用吊舱式推进器分类 (2)二、吊舱式推进器的发展趋势 (8)三、吊舱式推进器的市场规模与产业格局 (12)（一） (12)四、世界各国对吊舱式推进器的研究进展 (15)五、我国对吊舱式推进器的研究进展 (17)一、吊舱式推进器发展概述（一）吊舱式推进器的发展历史（二）当前船舶所用吊舱式推进器分类二、吊舱式推进器的发展趋势三、吊舱式推进器的市场规模与产业格局（一）四、我国对吊舱式推进器的研究进展五、我国吊舱式推进器的发展思路、重点和对策建议一、吊舱式推进器发展概述（一）吊舱式推进器的发展历史吊舱式推进器（全回转推进器或POD推进器）是由芬兰ABB公司于1989年首次提出并由KvaernerMasa-Yard首次制造的一种新型船用推进器，经过二十多年的发展和应用，已经变得比较成熟，获得了在各种船舶上的广泛应用，引起世界船舶行业的极大关注。
吊舱式推进器有如下优点：（1）采用中高速柴油发动机，省去了舵、轴系等构件，结构更为紧凑，设备重量大大减轻了；（2）可以安装在船体的任何位置，给予了船舶的整体设计更大的空间。
为了得到更高的推进效率，一般把推进器装配在船尾的位置上；（3）推进器安置在船尾，优异的性能减少了制动距离，增加了船舶的安全性能；（4）在360度范围内吊舱式电力推进装置可自由旋转，船舶的操纵性和机动性极大地得到了提高。
配合船舶艏侧推器，吊舱推进器可使船舶完成横向平移、原地回转、精确定位。
这些操作的常规推方式难以完成的；（5）工作效率高，吊舱推进器的应用使船舶后体型线和结构简化，减少了设计上的费用和时间；吊舱推进器的模块设计采用标准化，从而使安装快速简便。
正是由于上述的诸多优点，一些船型如油船，渡轮，破冰船，补给船，半潜船、钻井平台等对吊舱式推进系统运用越来越多。
吊舱式推进器可在360度范围内自由旋转，在任意方向产生推进力，省去了传统推进器的舵和侧推装置，船舶的操纵性和机动性极大地得到了提高。
吊舱推进器螺旋桨的敞水性能数值图谱
吊舱推进器螺旋桨的敞水性能数值图谱于得会;王言英【摘要】基于MAU型螺旋桨图谱,应用升力面理论涡格法计算系列大毂径MAU型螺旋桨敞水特性,以单元函数法将敞水性能表达成为毂径比和进速系数的函数,通过二元多项式插值法将MAU型螺旋桨敞水特性拓展到包括大毂径比的POD螺旋桨的敞水性能曲线.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2007(036)004【总页数】5页(P38-42)【关键词】螺旋桨;吊舱螺旋桨;涡格法;螺旋桨图谱;螺旋桨敞水特性【作者】于得会;王言英【作者单位】大连理工大学,船舶工程学院,辽宁,大连,116024;大连理工大学,船舶工程学院,辽宁,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】U664.3320世纪90年代出现的POD推进器已在各类船舶上有了广泛的应用。
同传统的螺旋桨推进方式相比，采用POD推进器可以省去推进轴系、舵与侧推器，可以抑制螺旋桨空泡、船尾振动与水下辐射噪声，可以提高推进效率与实现全船全寿命节能，为船舶设计、制造及维护提供了诸多改进的空间［1］。
近年来国内外对POD推进器的关注日益增加。
国外HSVA及MARINE已经进行了POD推进器水动力性能等的测试和分析方法研究；国内对POD推进器的研究也给予了极大的关注，在模型试验、工程设计以及实船应用方面开展了许多研究［2］。
文献［3］提出借助于已知的POD桨的敞水特性和应用螺旋桨图谱，保持盘面比不变改变螺距比，通过迭代计算得到等效的常规螺旋桨。
根据这一计算得到的毂径比同螺距比的关系，对应用螺旋桨图谱设计的常规螺旋桨的敞水特性予以修正，估算得到所需要的POD桨的敞水特性。
本文在常规螺旋桨图谱基础上，应用螺旋桨升力面理论计算得到不同毂径比螺旋桨的敞水特性子样，直接将该图谱拓展到POD螺旋桨应用的范围。
1 螺旋桨升力面理论应用升力面理论涡格法计算螺旋桨，首先须对螺旋桨几何形状给予数学表达。
螺旋桨由布置于桨叶拱弧面上及尾流中的奇点系来代替，其中附着涡系和自由涡系模拟升力，源汇系模拟桨叶厚度影响。
空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测
空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测空泡水洞是航空航天研究中常用的实验工具之一。
在空泡水洞中，模型周围流体产生的空泡效应可以模拟高速流场中的气泡和气液两相流现象，从而为航空航天研究提供了必要的数据支持。
本文将介绍在空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测的实验方法。
实验装置主要包括拖式吊舱、推进器、脉动压力传感器、高速相机等。
拖式吊舱是实验中用来组装模型的设备，推进器则是驱动模型进行运动的主要装置。
实验中采用的脉动压力传感器可以测量脉动压力信号，高速相机则用于观测空泡的形态和运动规律。
实验过程中，首先需要将模型组装在拖式吊舱上，并在推进器的作用下将其置于水洞内。
随后，安装脉动压力传感器，以测量模型周围流体的脉动压力功率谱密度。
在实验中，脉动压力主要来自于流体的湍流效应，其变化规律可以反映出流场的运动状态。
实验中，对模型进行加速运动时，我们可以观测到模型周围空泡的形态和运动规律。
具体来说，在流体中，空泡由于其低密度和低粘度的特性，会在流场中呈现出多种形态，如稳定的球形空泡、不稳定的气泡链、切开的气泡箱等。
这些空泡的形态变化和运动规律也可以为流场分析提供有价值的信息。
总之，空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测作为航空航天研究中的重要实验手段，可以模拟实际气液两相流动情况，为制定有效的流场分析方案提供了重要支持。
对于工程领域的研究人员来说，掌握这种实验技术，对于提升新产品的研发成功率和提高产品性能水平具有重要意义。
在空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测的实验中，我们可以得到以下数据：1. 脉动压力功率谱密度；2. 空泡形态和运动规律的高速照片和视频。
通过对这些数据的分析，我们可以得到以下结论：1. 脉动压力功率谱密度可以反映出流场中的运动状态。
如果脉动压力功率谱密度随着时间的变化而变化，则说明流场存在瞬时涡流等非稳态现象。
而如果脉动压力功率谱密度相对稳定，则说明流场较为稳定。
吊舱式推进器敞水性能研究
吊舱式推进器敞水性能研究韩芸，沈兴荣，张峥摘要吊舱式推进器是伴随水面舰船电力推进技术的发展而于20世纪80年代末发展起来的一种新型推进器。
这种推进器集常规推进方式的舵、轴系、支架等附体于一身，利于重新优化舰船艉部线型，改善阻力性能。
本文对某型船拖式吊舱推进器的单元整体及单元桨的敞水性能分别进行了CFD分析和模型试验的比较研究，目的在于考察吊舱推进器舱体、支架等对敞水性能的影响，为采用吊舱推进器的舰船快速性预报提供一定的参考。
1引言吊舱式推进器的概念是由芬兰Kvaerner Masa-Yard和ABB公司在1989年率先提出的。
它突破了传统的“柴油机加开放式的传动轴系”推进系统的设计定式，集推进和操舵装置于一体，省去了舵、轴系、轴支架等附体，能够重新优化船体尾部线型，改善阻力性能，极大地增加了船舶设计、建造和使用的灵活性，已经在破冰船、可双向行进油轮、豪华游船、定期班轮、客滚船以及众多的工程船舶上获得成功应用。
本文以某船采用的拖式吊舱推进器为研究目标，应用商业软件FLUENT分别对螺旋桨及吊舱推进器整体的敞水性能进行了定常和非定常数值计算，并与试验结果进行比较，验证了数值计算的可行性。
本文同时考察了吊舱推进器舱体、支架等对敞水性能的影响，为采用吊舱推进器的舰船快速性预报提供一定的参考。
2 螺旋桨和吊舱推进器敞水性能数值计算2.1螺旋桨和吊舱推进器模型本文所分析吊舱推进器由舱体、支架、尾鳍、桨毂、毂帽以及五叶螺旋桨组成，螺旋桨和吊舱推进器的模型参数分别如表1和表2所示。
建模中对吊舱推进器整体采用滑移网格技术来实现螺旋桨的旋转效应，可以更真实地模拟螺旋桨和舱体、支架等之间的相互作用。
采用FLUENT前处理软件GAMBIT生成的吊舱推进器固定区域网格模型如图1所示，网格总数80万，最差网格畸变度为0.857，动区域为一圆柱体，直径1.27D，网格模型如图2所示，网格总数68万，最差网格畸变度为0.798。
吊舱推进器及其螺旋桨的敞水性能估算
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吊舱式CRP推进器的定常水动力性能模拟
第一作者简介 ： 郭春雨 （ １ ９ ８ １ 一） ， 男， 博士 ， 副教授 研究方向 ： 船舶推进与节能
Ｅ・ ｍａ ｉ ｌ ： ｇ ｕ ｏ ｅ ｈ ｕ ｎ ｙ ｕ ＠ｈ ｒ ｂ ｅ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
滑移 网格模 型 。其 中 ＭＲ Ｆ模 型是 最简单 经济 的 ，
它 常用 于定常计 算 ， 特 别 是 在 运动 网格 区域 与 静
力分布 、所受轴向力 、侧向力以及吊舱桨盘面处的速度 分布与普通 吊舱推进器进行对 比分析 。
关键词 ： 多参考系 ； Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ ； 吊舱 式 Ｃ Ｒ Ｐ推 进 器 ； 敞水 性 能
中图 分 类 号 ： Ｕ ６ ６ １ ． ３ １ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ １ １ ０ — ０ ６
式中： Ｇ —— 由平 均速 度梯度 引起 的湍动 能产生 ；
ｐ 一十 ＋ 蠹 鲤
Ｏ ｕｉ ｕ ｊ ｐ
，
＝
Ｏ ｘ ｉ＋Ｐｇｉ＋Ｐ
＋
卜
（ １ ）
（ ２ ）
Ｇ —— 由浮力影 响引起 的湍 动能产 生 ；
— —
可 压 缩湍 流 脉 动膨 胀对 总 耗 散率 的 影响 ， 这些 参数 与标 准 ， ｃ 一 模型 中的 参 数相 同 ；
（ 哈 尔滨工程 大学 船舶 ５ ｆ － 程 学院， 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘 要： 基于多参考系模型 ， 采用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软 件 对 均 匀 来 流 情 况 下 的 吊舱 式 Ｃ Ｒ Ｐ推 进 器 在 不 同 螺 旋 桨 间 距
下的敞水性能进行数值模拟 ， 研究两桨间距对吊舱式 Ｃ Ｒ Ｐ 推进器水动力性能的影响， 并对吊舱鑫架表面的压
船舶推进系统的流体力学与性能优化研究
船舶推进系统的流体力学与性能优化研究船舶作为人类在海洋和江河湖泊中重要的交通工具，其推进系统的性能直接关系到船舶的航行速度、效率、稳定性以及燃油消耗等关键指标。
而流体力学在船舶推进系统的设计和优化中扮演着至关重要的角色。
通过深入研究船舶推进系统中的流体力学现象和规律，能够有效地提升船舶的性能，降低运营成本，减少对环境的影响。
船舶推进系统的类型多种多样，常见的有螺旋桨推进、喷水推进和吊舱推进等。
不同的推进系统在工作原理和流体力学特性上存在着显著的差异。
螺旋桨推进是目前应用最为广泛的船舶推进方式之一。
螺旋桨在旋转时，会将水向后推动，从而产生向前的推力。
在这个过程中，流体力学的作用主要体现在螺旋桨叶片的形状设计、旋转速度以及与水流的相互作用等方面。
螺旋桨叶片的形状直接影响着水流的流动状态和推力的大小。
合理的叶片形状能够减少水流的分离和漩涡的产生，提高推进效率。
同时，螺旋桨的旋转速度也需要根据船舶的速度和负载进行精确的控制。
过快或过慢的旋转速度都会导致推进效率的降低。
喷水推进系统则是通过将水吸入并加速后向后喷出，从而产生推力。
这种推进方式在高速船舶上具有一定的优势。
在喷水推进系统中，流体力学主要涉及到进水口和出水口的设计、水流的加速过程以及管道内的流动损失等问题。
优化进水口和出水口的形状和尺寸，可以减少水流的阻力和能量损失。
同时，合理设计管道的形状和内部结构，也能够提高水流的加速效果和推进效率。
吊舱推进系统是一种将推进电机和螺旋桨集成在一个可旋转的吊舱内的推进方式。
这种推进系统具有良好的操纵性能和机动性。
在吊舱推进系统中，流体力学的研究重点在于吊舱的旋转对水流的影响、螺旋桨与吊舱之间的干扰以及整个系统的水动力性能等方面。
通过精确的模拟和实验研究，可以优化吊舱的形状和旋转角度，降低干扰效应，提高推进系统的综合性能。
在船舶推进系统的设计和优化中，数值模拟和实验研究是两种常用的方法。
数值模拟是利用计算机软件对船舶推进系统中的流体流动进行模拟和分析。
吊舱式推进器模型试验方法中的一些问题
２ｏ ０ ７年 ２月
第 １期
船
舶
Ｆ ｂｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｙ．２ ０ ０ ７ Ｎ（． ）１
Ｓ ｌ ＆ Ｂ ＡＴ Ｈ Ｐ ０
［ 究与设计 ］ 研
吊舱 式推 进 器 模 型试 验 方 法 中 的一 些 问题
沈兴荣 蔡跃进 蔡 荣泉
ｄ ｓｇ ｅｓ ｈｅ ａ ａ ｔｇ ｓ ｏ ｏ ｄｅ ｒ ｐ ｌｏ ｒ ｕ ｌｎ ｄ． Ｍｏ ｅ ｅ ｔｍｅ ｈ ｄ ｎｄ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｓ ｖ ｒ ｌｅ ｉｔ ｇ ｅ ｉ ｒ ．Ｔ ｄｖ ｎ ａ ｅ ｆｐ ｄ ｄ ｐ ｕ ｓ ｒａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｎ ｏ ｄ ｌｔ ｓ ｔ ｏ ｓ ａ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｏ ｅ ｅ ａ ｘ ｓｉ ｎ ｐ ｄ ｅ ｒｐｕ ｓ ｒ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏｄ ｄｐ ｏ ｌｏ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ，ａ ｌ ａ ｔ ｓ ｕ ｓ ｔ ａ ｈ ｕ ｄ ｅ ｔ ｋ ｎ ａ ｃ ｕ ｔ ｆ ｉ ｏ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｅｆ ｓ ｓ ｗｅｌｓ ｈｅ ｉｓ ｅ ｈ ｔｓ ｏ ｌ ｂ ａ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｎ ｐ ｎ ｗａｅ ｎ ｓ ｌ－
比可得 到更均 匀 的进流 ， 明显 降低 振动 及 噪声水 平 ，
能够提 高舰 船 隐身性 能 ； ４ 采用 吊舱 式 推 进 器 的 船 舶 能 够 简 化 许 多 复 ） 杂 的机 械装 置 ， 可靠 性得 到 了极 大 的提 高 ； 使 ５ 采用 吊舱式 推 进 器 可 以重新 优化 尾 部 线 型 ， ）
ｐ ｐ ｌｉ ｎ ｔ ｓｓ ｏ ｒ ｕｓｏ ｅ ｔ．
２ 操 纵性 能好 。推 进 器 可在 ３ ０ 范 围 内旋 转 ， ） ６。
１ 引 言
吊舱式推 进器 的概 念是在 １８ ９ ９年 提 出的 ， 它提
连续摆动吊舱推进器水动力性能数值模拟
第42卷第2期2021年2月哈㊀尔㊀滨㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报Journal of Harbin Engineering UniversityVol.42ɴ.2Feb.2021连续摆动吊舱推进器水动力性能数值模拟胡健,赵旺,王子斌,王雅楠,张维鹏(哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘㊀要:为了探讨吊舱推进器瞬时回转工况中的水动力性能,本文使用RANS 方法,采用了SST k-ω湍流模型对吊舱推进器所受载荷进行研究㊂螺旋桨模型选用右旋四叶桨,计算域使用切割体网格生成器对网格进行划分㊂吊舱推进器的运动采用了滑移网格的方法实现连续摆动;探讨了不同进速系数下的螺旋桨载荷特性,并且比较了吊舱推进器在瞬时回转工况中和稳定斜流工况下的水动力性能㊂数值模拟结果表明:与稳定斜流工况下相比,吊舱推进器在从左舷转向右舷的过程中推力系数更大㊂随着斜流角的增加,瞬时工况和稳定工况中下吊舱推进器所受载荷变化趋势一致㊂关键词:瞬时回转工况;滑移网格;吊舱推进器;斜流;螺旋桨载荷;水动力性能;稳定工况;切割体DOI :10.11990/jheu.201908041网络出版地址:http :// /kcms /detail /23.1390.u.20201218.0853.002.html 中图分类号:U661.31㊀文献标志码:A㊀文章编号:1006-7043(2021)02-0186-07Numerical simulation of the hydrodynamic performance of a podpropeller under azimuthing conditionsHU Jian,ZHAO Wang,WANG Zibin,WANG Yaᶄnan,ZHANG Weipeng(College of Shipbuilding Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China)Abstract :In order to study the hydrodynamic performance of a pod propeller under azimuthing conditions,we adopt the RANS method and the SST k-ωturbulence model to study the loading of a pod propeller.A right-handed four-blade model propeller is used as the target,the cut cell mesh is used for the gridding of the computational do-main,and a sliding mesh technique is used for simulating continuous flapping of the pod propeller.We investigated the loading characteristics at different advance coefficients and compared the hydrodynamic performance under azi-muthing conditions with that under steady oblique inflow.The numerical results show that the thrust coefficient is larger than that in steady oblique flow as the pod propeller flaps from left to right board.With an increasing oblique angle,the loading variations at transient and steady conditions become increasingly similar.Keywords :azimuthing condition;sliding grid;podded propulsor;oblique flow;propeller load;hydrodynamic per-formance;steady condition;trimmer收稿日期:2019-08-19.网络出版日期:2020-12-18.基金项目:国家自然科学基金项目(51679045,51579052);装备预研基金项目(61402100201,61402070503).作者简介:胡健,男,教授,博士生导师;赵旺,男,硕士研究生.通信作者:赵旺,E-mail:2581350604@.㊀㊀吊舱推进器是一种新型的电力推进形式,它集螺旋桨和操舵装置于一体,使得船舶具有更好的操纵性能,吊舱推进器应用于船舶推进器领域,吊舱推进器在斜流中,所受水动力载荷会发生显著变化,尤其在瞬时回转工况下,水动力载荷变化更加剧烈,需要密切关注㊂关于吊舱推进器的水动力性能研究,理论方法包括基于势流理论的升力面法和面元法,Bal [1]分析了吊舱单元周围的流动情况,并对螺旋桨在吊舱上的性能特性进行了研究㊂杨晨俊等[2]采用单桨吊舱推进器的定常计算方法,计算了吊舱与桨叶之间的相互影响㊂胡健等[3]用迭代方法求解了吊舱和螺旋桨之间的相互影响,并且还研究了在船后伴流中推进器的水动力性能㊂Liu 等[4]采用面元法预测了不同方位角下吊舱推进器的非定常力㊁扭矩和弯矩㊂国内外很多学者用CFD 法做了很多工作,CFD 方法的基本思想是:用一系列连续的多面体网格分割原来连续的计算域,用网格点的变量值表示原来位置的物理量,再运用物理场中的控制方程,通过不断迭代求解得到数值解,作为物理变量的近似第2期胡健,等:连续摆动吊舱推进器水动力性能数值模拟解[5]㊂Shamsi等[6]基于雷诺平均Navier-Stokes (reynolds averaged Navier-Stokes,RANS)的求解器研究了不同角度下的吊舱推进器的水动力特性的变化㊂王智展等[7]结合RANS法计算了吊舱桨的瞬时推力系数和扭矩系数,并计算了吊舱单元水动力系数随回转角的变化㊂罗晓园[8]采用面元法计算了3种不同纵斜螺旋桨的敞水特性,并结合CFD计算了不同静水系数下吊舱推进器的水动力性能㊂常欣等[16]研究了斜流中螺旋桨的非定常水动力性能,结果表明,斜流角度越大,单桨叶受力的脉动幅度越大㊂徐嘉启[17]等研究了HCRSP推进器在操舵工况的空泡性能,通过吊舱后桨与前桨的组合用以展示空泡特征㊂张维鹏等[18]等对斜流工况中桨舵的干扰过程进行了分析,结果表明舵表面的脉动压力受斜流和尾涡的双重影响㊂孙聪等[19]基于分离涡模拟方法研究了导管桨在斜流中的水动力性能,结果表明斜向来流使得桨叶水动力载荷非定常性增强㊂Dubbioso等[20]基于雷诺时均方程研究了10ʎ~30ʎ斜流角下螺旋桨的水动力性能,研究结果表明桨的推力随斜流角的增大而增大㊂Li等[21]对泵喷推进器的尾涡进行了比较研究,结果表明,混合RANS/ LES方法能够捕捉到丰富的湍流特征㊂很多学者从试验角度研究了吊舱推进器的水动力性能㊂Maciej[9]采用试验方法对吊舱推进器在-45ʎ~45ʎ的斜流角下的水动力性能开展了研究,并测量了不同进速系数下的水动力特性㊂Islam[10]将数值预报方法与实验评价相结合,用于探索吊舱推进器的水动力性能㊂赵大刚等[11]通过试验研究了L型吊舱推进器在动态操舵时的螺旋桨载荷,研究表明:右旋桨L型吊舱推进器在向右操舵时螺旋桨整体上的推力要较静态操舵状态的大㊂沈兴荣等[12]通过模型试验研究了拖式吊舱推进器ʃ30ʎ舵角时的水动力性能,分析了舵角和进速系数对吊舱推进器水动力性能的影响㊂张志荣等[13]应用数值方法计算了直航条件下推式和拉式吊舱推进器的水动力性能,还给出了斜航条件下吊舱推进器的流场模拟,并将其推力㊁扭矩等与试验值作对比㊂谢清程等[14]测量了0ʎ~180ʎ方位角下吊舱推进器的水动力特性,探索了吊舱推进装置研制中可能遇到的技术难点㊂上述研究的重点主要是在稳定斜流工况下吊舱推进器的水动力性能㊂吊舱推进器的主要贡献之一是提高了船舶的操纵性㊂因此,有必要对全方位吊舱推进器的瞬态水动力载荷进行更详细的分析㊂本文使用数值模拟软体STAR-CCM+,进行数值模拟㊂在数值模拟广泛收敛性研究的基础上,分析了吊舱推进器产生的力和力矩㊂同时,还研究了螺旋桨载荷与水流入射角的关系㊂1㊀吊舱推进器模型及计算域1.1㊀控制方程在选择物理模型时,假设流体恒密度不可压缩,忽略质量力,采用时间平均法建立了雷诺湍流平均方程㊂连续性方程为:∂ u∂x+∂ v∂y+∂ ω∂z=0(1)㊀㊀动量方程为:ρ∂u i∂t+∂u i u j∂x jéëêêùûúú=-∂ p∂xi+μΔ2u i+∂∂xj(-ρuᶄi uᶄj)(2)式中: u㊁ v㊁ ω分别表示笛卡尔坐标下x㊁y㊁z方向的时均速度;ρ为流体密度;p为流体压力;u i㊁u j为速度分量;-ρuᶄi uᶄj为雷诺应力㊂式(1)和式(2)即为雷诺平均Navier-Stokes(reynolds averaged Navier-Stokes,RANS)方程㊂本文计算选用的模型为SST k-ω湍流模型,它考虑了湍流剪应力的输运特性,能够准确预报由于逆压梯度导致的流动分离点和分离区域㊂SST k-ω湍流模型方程:k的运输方程:∂ρk∂t+∂∂x j[ρu j k-(μ+σkμt)]=τtij S ij-β∗ρωk(3)㊀㊀ω的运输方程:∂ρω∂t+∂∂x jρu jω-(μ+σωμt)∂ω∂x jéëêêùûúú=Pω-βρω2+2(1-F1)ρσωω∂k∂ω∂x j∂x j(4)式中:u为速度;x为坐标轴(i,j=1,2,3分别表示x㊁y㊁z3个空间坐标);k为湍流动能;ω为比耗散率㊂F1㊁β㊁γ㊁σk㊁σω均为模型参数;β∗为模型常数,取0.09㊂在式(3)和式(4)中,雷诺应力的涡粘性模型为:τtij=2μt(S ij-S nn S ij/3)-2ρkS ij/3(5)式中:μt=ρk/ω为涡粘性;S ij为平均速度应变率张量;S nn为克罗内克算子㊂生成项Pω为:Pω=2γρ(S ij-ωS nn S ij/3)S ij(6) 1.2㊀几何模型吊舱推进器包括螺旋桨㊁支架和吊舱,计算时所用的螺旋桨为四叶定距桨,旋向为右旋,相关参数如表1所示,图1给出了吊舱推进器吊舱和支架的尺寸参数㊂㊃781㊃哈㊀尔㊀滨㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报第42卷表1㊀螺旋桨主要参数Table 1㊀Main parameters of propeller参数数值螺旋桨直径/mm 250轮毂直径/mm 60设计螺距比 1.1螺距角25ʎ盘面比0.6叶数4图1㊀吊舱和支架的几何参数Fig.1㊀Geometric parameters of pod and support1.3㊀计算域划分所设置的计算域能够模拟吊舱推进器所处的工作环境,计算域应尽量设置足够大,可以避免边界水波反射对尾波系造成影响,速度进口和压力出口应与吊舱推进器保持一定的距离,这样能够得到均匀的入射流和桨后发育完全的流场㊂设吊舱螺旋桨的直径为D ,以下用螺旋桨直径作为度量长度的单位,用长方体代替吊舱推进器工作的水域,入口距吊舱单元的距离为3D ,出口距吊舱单元的距离为6D ,考虑到吊舱单元瞬时回转工况回转的工况,因此水域侧向长度设为8D ,设有2个圆柱形旋转域,螺旋桨旋转域直径为1.12D ,吊舱单元旋转域直径为2.4D ㊂图2展示的是大域和近场域的位置,定义螺旋桨初始位置的轴向与x 轴重合,y 轴和z 轴的方向如图2所示㊂图2㊀计算域Fig.2㊀Computational domain1.4㊀网格划分在湍流模型下,棱柱层的设置至关重要,对于螺旋桨而言,y +值应取小于1的值,y +值过大会导致棱柱层过厚,计算结果不准确,通过经验公式可以求得第1层棱柱层的厚度[15]:Δy =Ly +74(R n )-1314(7)式中:L 以螺旋桨直径D 作为特征长度(L =0.25m);一般来说,雷诺数R n 越大,棱柱层厚度越小,此工况下雷诺数为R n =U ref L ref /ν=8.68ˑ105,L ref =D /2=0.125m,U ref 为螺旋桨梢端的线速度,U ref =n πD ʈ7.85m /s㊂除了在吊舱表面设置棱柱层外,为了精细网格,还特别对吊舱特征线及其包裹的特征面进行了加密,生成的网格如图3所示㊂图3㊀吊舱推进器表面的网格Fig.3㊀Mesh of podded propulsor surface2㊀网格和时间步验证从船艉向船艏看,吊舱推进器向左舷偏转为正,向右舷偏转为负㊂示意图如图4所示㊂图4㊀吊舱推进器受力示意Fig.4㊀Force sketch of podded propulsor螺旋桨的推力和转矩可用无因次化系数来表示,对于螺旋桨的吊舱单元的推力系数和转矩系数,分别为:K TP i =T i /(ρn 2D 4)K QP i =Q pi /(ρn 2D 5)K TU i =F i /(ρn 2D 4)K QU =Q U /(ρn 2D 5)ìîíïïïïïï(8)㊃881㊃第2期胡健,等:连续摆动吊舱推进器水动力性能数值模拟式中:n为螺旋桨的转速;i=x,y,z分别代表x向㊁y向和z向;T i和Q pi分别为吊舱桨i向的受力和力矩;F i和Q U分别为吊舱单元i向的受力和转舵力矩;K TPi 和K QPi代表吊舱桨i向的推力系数和力矩系数;K TUi和K QU代表吊舱单元i向的推力系数和转舵力矩系数㊂吊舱单元包括螺旋桨㊁吊舱和支架3部分㊂在模拟中,通过改变来流速度来实现进速系数的变化,进速系数定义为J=V A/nD,V A代表来流速度㊂螺旋桨转速为n=10r/s,吊舱单元旋转域运动的角速度函数为:V=π212cos(0.3πt)(9)㊀㊀即吊舱单元的在-50ʎ~+50ʎ运动,运动周期为T=20/3s,吊舱单元所处的初始位置为0ʎ㊂由于缺少高斜流角下的实验数据,因此本研究通过将用不同网格数量和时间步条件下的计算结果作收敛性验证㊂2.1㊀网格验证针对吊舱单元设置3组不同的网格数量,计算域内的其他网格尺寸按照同等百分比去变化,在整体网格数量发生变化时,保证y+值和时间步不变㊂通常在不同的网格数量下,计算得到的值之间的误差应在5%以下,特别的,对于3种及以上的情况,求解的不确定度应满足G i+2-G i+1ɤG i+1-G i,即随着网格数量增加,所求的解应有逐渐稳定的趋势㊂表2中展示了稳定斜流工况中3种网格数量下所求解(J=0.2,θ=0ʎ),可以看到,在Coarse Grid下,所求解与Medium Grid和Fine Grid下的结果相差较大,Medium Grid和Fine Grid下的结果相差不大,综合求解精确度和求解速度来考虑,最后网格条件选用Medium Grid㊂2.2㊀时间步收敛性分析时间步的选择对计算结果的收敛与否至关重㊀㊀要,验证过程中保证网格条件不变(Medium Grid),根据螺旋桨的转速选取了3个时间步长,分别对应每一时间步螺旋桨旋转了1ʎ㊁2.5ʎ和5ʎ,分别对应Δt=2.778ˑ10-4,Δt=6.944ˑ10-4,Δt=1.3889ˑ10-3,以在瞬时回转工况下螺旋桨的y向力矩系数曲线为例,如图5所示㊂表2㊀网格独立性分析Table2㊀Mesh independency网格编号G i网格数目K TPxG i+1-G i K QPxG i+1-G i 1(Coarse Grid)2M0.2861-0.0502-2(Medium Grid)4M0.28780.00170.04970.0005 3(Fine Grid)8M0.28760.00020.04940.0003图5㊀不同时间步长下螺旋桨y向力矩系数Fig.5㊀y direction moment coefficient of propeller at dif-ferent time steps㊀㊀选取图5中低斜流角(-2.5ʎ~2.5ʎ)和高斜流角(40ʎ~45ʎ)2种情况观察㊂在转向角为-2.5ʎ~2.5ʎ的过程,在图6中可以看到3条曲线几乎重合;再选取40ʎ和45ʎ过程,可以看到Δt= 1.3889ˑ10-3的曲线与其他2条曲线相差较大,另外2个时间步所绘曲线虽不完全重合,但误差在5%以下,考虑到是在ʃ50ʎ这种极端工况下,这样的误差是可以接受的㊂兼顾运算速度以及计算精确度,最终选取的时间步长为Δt=6.944ˑ10-4㊂图6㊀2种斜流角条件下的螺旋桨y向力矩系数Fig.6㊀y direction moment coefficient of propeller under the condition of two oblique flow angles㊃981㊃哈㊀尔㊀滨㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报第42卷3㊀操纵工况载荷计算3.1㊀进速系数对吊舱性能的影响图7展示了螺旋桨载荷随着进速系数的变化情况㊂在图7中可以看到K TP x 自中间向两边逐渐增大,这是因为随着斜流角的增大,经过螺旋桨轴向的水流速度越小,进而使得螺旋桨推力增加;还可以发现在同一斜流角度下,随着进速系数增加,K TP x 在减小,这是由于水流速度增加,使得经过螺旋桨轴向的水流速度变大,因此导致K TP x 降低㊂图7㊀螺旋桨x 向推力系数Fig.7㊀x direction thrust coefficient of propeller3.2㊀斜流工况图8为斜流工况中的单桨叶受力,选取的是单桨叶0ʎ~360ʎ1个周期内的载荷变化㊂从图8中可以看到,K Tx 曲线有1个波峰和1个波谷,并且随着斜流角度的增加,K Tx 曲线变化更为剧烈㊂图8中的进速系数选取为J =0.2,斜流角选取5个角度,分别为10ʎ㊁20ʎ㊁30ʎ㊁40ʎ和50ʎ㊂图8㊀单桨叶x 向推力系数Fig.8㊀x direction thrust coefficient of single propellerblade图9展示了吊舱单元在瞬时回转工况和斜流工况两种情况下的载荷比较,进速系数选取为J =0.2,选取了吊舱单元1个完整的运动周期从图9(a)可以看到,在斜流角为-40ʎ~-50ʎ时的曲线规㊀㊀律性不明显,这是因为吊舱单元在-50ʎ斜流角处转向导致流场紊乱,从而使得此处力的变化更加剧烈㊂从图9(b)㊁(c)中可以看到,吊舱单元在向左转和向右转的过程中载荷并不完全重合,这说明2个过程还是有区别的㊂对于斜流工况的吊舱单元载荷而言,可以发现,载荷曲线与瞬时回转工况下的载荷曲线变化趋势一致,且位于其中间㊂图9㊀瞬时回转工况和斜流工况中吊舱单元载荷对比Fig.9㊀Comparisons of pod unit loads under maneuveringand oblique flow conditions图10展示的是在z =0截面处的桨后速度场,分别是在斜流角为-30ʎ和30ʎ下瞬时回转工况和稳定斜流工况的对比,瞬时回转工况选取的是从左舷转向右舷的过程,可以看到2种工况下的速度场存在明显差别,这是由于瞬时回转工况下的吊舱单元一直在作回转运动,导致了不定常入射流的产生㊂㊃091㊃第2期胡健,等:连续摆动吊舱推进器水动力性能数值模拟图10㊀在z =0截面上吊舱单元在瞬时回转工况和稳定斜流工况的速度场对比Fig.10㊀Comparison of velocity field of pod unit in instantaneous rotary condition and steady oblique flow conditions at z =04㊀结论1)在稳定斜流工况下,螺旋桨x 向载荷随斜流角增加而增加,y 向载荷随斜流角增加而增加㊂2)在瞬时回转工况下,吊舱单元在向左和向右回转2种状态下的螺旋桨载荷不同,以y 向推力系数为例,在0ʎ斜流角时,向左转时其值为-0.01,向右转时其值为-0.04㊂3)在稳定斜流工况和瞬时回转工况下并不相同,以z 向的推力系数为例,在0ʎ斜流角时,稳态载荷为0.035,而吊舱单元在向左转时载荷为0.03,向右转时为0.044㊂参考文献:[1]BAL Ş,GÜNER M.Performance analysis of podded pro-pulsors[J].Ocean 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船舶推进系统的流体力学特性
船舶推进系统的流体力学特性船舶推进系统是船舶能够在水中航行的关键所在，而其中的流体力学特性则起着至关重要的作用。
要理解船舶推进系统的工作原理和性能，就必须深入探究其背后的流体力学知识。
流体力学是研究流体（包括液体和气体）运动规律以及流体与固体之间相互作用的科学。
在船舶领域，水作为常见的流体介质，其流动特性直接影响着船舶推进系统的效率和性能。
船舶推进系统主要有螺旋桨推进、喷水推进、吊舱推进等几种常见的类型。
无论哪种类型，都离不开流体力学的原理。
以螺旋桨推进为例，螺旋桨在旋转时，桨叶会对水产生作用力，同时水也会对桨叶产生反作用力，从而推动船舶前进。
这其中涉及到复杂的流体流动现象。
螺旋桨桨叶的形状和角度设计是基于流体力学原理进行优化的。
合理的桨叶形状能够有效地将旋转动力转化为向前的推力。
桨叶的剖面形状通常类似于机翼，利用伯努利原理，在桨叶旋转时，产生压力差，从而产生推力。
在流体力学中，粘性是一个重要的特性。
水具有一定的粘性，这会导致在螺旋桨表面形成边界层。
边界层的存在会增加阻力，降低推进效率。
为了减少粘性的影响，螺旋桨的表面通常会进行光滑处理，以减小摩擦阻力。
螺旋桨在旋转时还会产生尾流。
尾流中的水流速度和压力分布不均匀，会造成能量的损失。
优化螺旋桨的设计可以减少尾流的能量损失，提高推进效率。
除了螺旋桨推进，喷水推进系统也有其独特的流体力学特性。
喷水推进是通过泵将水吸入并加速向后喷出，从而产生推力。
在喷水推进系统中，泵的设计和内部流道的形状对推进性能有着重要影响。
良好的泵设计能够提高水的吸入和排出效率，减少能量损失。
喷水推进系统中的水流速度较高，这就需要考虑水流的湍流和空化现象。
湍流会增加能量损耗，而空化则可能对泵和管道造成损坏。
因此，在设计喷水推进系统时，需要通过流体力学分析来避免或减轻这些不利影响。
吊舱推进系统是一种较为新颖的推进方式，它将电机和螺旋桨集成在一个可旋转的吊舱内。
这种推进系统的流体力学特性更为复杂。
吊舱式CRP推进器水动力性能数值模拟
吊舱式CRP推进器水动力性能数值模拟
盛立;熊鹰;杨勇
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2012(034)010
【摘要】建立吊舱式CRP推进器数值模型,结合RANS方程和SSTk -w湍流模型,运用滑移网格方法对吊舱式CRP推进器在均匀流场中水动力性能进行非定常数值预报.将数值预报所得的敞水性能结果与在真实空泡水洞内利用吊舱动力仪及长轴动力仪对吊舱式CRP推进器进行敞水试验得到的试验数据进行比较；同时得到了吊舱式CRP推进器前后桨叶面及叶背压力系数分布与前后桨及吊舱的非定常性能,将计算结果和不附带吊舱相同对转桨计算结果进行比较分析.结果表明,本文所用数值计算方法对吊舱式CRP推进器水动力性能的预报具有较高的可信度,能达到工程应用的要求.
【总页数】8页(P9-16)
【作者】盛立;熊鹰;杨勇
【作者单位】海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033
【正文语种】中文
【中图分类】TB535
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基于CFD的拖式吊舱推进器斜流状态下数值模拟
基于CFD的拖式吊舱推进器斜流状态下数值模拟
郭春雨;杨晨俊;马宁
【期刊名称】《船舶力学》
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【摘要】采用FLUENT软件计算了某拖式吊舱推进器在直航以及斜流状态下的水动力性能.采用滑移面网格方法以模拟桨叶、支架、以及舱体之间的非定常干扰.文中首先计算了直航时不同进速系数下的桨叶推力系数、扭矩系数,并与实验结果进行了对比.计算了在不同斜流角(15°、30°、45°)、不同载荷系数时桨叶本身的推力系数、扭矩系数、侧向力系数与直航时(0°)的比较.文中还讨论了支架、舱体在直航以及不同斜流角时的侧向力问题,并将其大小与桨叶本身产生的侧向力进行了比较,部分计算结果与已有的实验值进行了比较、分析.
【总页数】12页(P861-872)
【作者】郭春雨;杨晨俊;马宁
【作者单位】上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海,200030;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨,150001;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上
海,200030;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】U661.2
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空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测
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盛立;熊鹰;王松
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2012(034)002
【摘要】针对吊舱推进器的关键技术,开展拖式吊舱推进器空泡性能和脉动压力的试验研究.试验在海军工程大学空泡水洞实验室进行,观察吊舱推进器桨模在不同工况下空泡发展和变化情况,并用人工观察方式进行整理记录,同时通过螺旋桨正上方区域安装的脉动压力传感器测量脉动压力.对试验结果进行分析,探讨拖式吊舱推进器不同工况下脉动压力和空泡性能的特点和规律及其对水动力性能的影响,为吊舱推进器性能研究及设计提供参考.
【总页数】6页(P30-35)
【作者】盛立;熊鹰;王松
【作者单位】海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033
【正文语种】中文
【中图分类】U674.92
【相关文献】
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3.弹性尾缘对超空泡航行体空泡形态与压力脉动特性影响的水洞试验研究 [J], 侯东伯; 王聪; 夏维学; 李宜果; 赵静
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吊舱推进器在舰船推进系统中的发展现状及关键技术分析
吊舱推进器在舰船推进系统中的发展现状及关键技术分析高宜朋;曾凡明;张晓锋【摘要】作为新型推进系统之一,吊舱推进器凭借其特性和出色的表现在商业领域获得了较大的成功,并且逐渐向军事领域拓展.许多国家和研究机构都在集中力量对现有产品性能和吊舱创新设计展开研究.阐述了吊舱推进器的原理、结构、优缺点,列举了主要吊舱推进器的类型及特性,着重分析论述了其最新动态以及国内外最近研究项目及相关进展.在此基础上研究分析了吊舱推进器在舰船推进系统中应用的关键技术,并对未来的前景和研究方向做了一定的总结.%Podded propulsor has been adapted for both commercial and naval vessels because of its unique features and excellent performance. Researches of pod propulsion system have been made by many naval sectors worldwide. This paper starts with an elaboration of the podded propulsor in terms of principle, structure, flaws and merits, and summarizes a range of typical products and the characteristics of the podded propulsor, with particular attention to the analysis of recent researches and developments both domestic and abroad. Key technologies for naval application are then discussed, an overview of technical developments trends and future challenges is presented.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2011(006)001【总页数】7页(P90-96)【关键词】吊舱推进器;船船推进系统;发展现状;关键技术【作者】高宜朋;曾凡明;张晓锋【作者单位】海军工程大学,船舶与动力学院,湖北,武汉,430033;海军工程大学,船舶与动力学院,湖北,武汉,430033;海军工程大学,船舶与动力学院,湖北,武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】U664.3吊舱推进器将推进电机置于船舱外部，直接与螺旋桨相连，可以在360°内水平转动以实现矢量推进。
吊舱式CRP推进器的定常水动力性能模拟
吊舱式CRP推进器的定常水动力性能模拟郭春雨;汪小翔;赵大刚;孙瑜【摘要】基于多参考系模型,采用Fluent软件对均匀来流情况下的吊舱式CRP推进器在不同螺旋桨间距下的敞水性能进行数值模拟,研究两桨间距对吊舱式CRP推进器水动力性能的影响,并对吊舱支架表面的压力分布、所受轴向力、侧向力以及吊舱桨盘面处的速度分布与普通吊舱推进器进行对比分析.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2013(042)003【总页数】6页(P110-114,118)【关键词】多参考系;Fluent;吊舱式CRP推进器;敞水性能【作者】郭春雨;汪小翔;赵大刚;孙瑜【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】U661.31吊舱式推进器CRP(contra-rotating propellers)是将对转桨的设计理念融入到吊舱模块而诞生的一种新型推进器［1］，它综合了对转桨与吊舱推进器的优势，比如，减小噪声、改善空泡性能、提高推进效率等，与其它推进方案相比，这一推进系统具有优良的综合性能，因而具有广阔的市场前景［2］。
从设计角度看，吊舱桨直接工作于传统桨的尾流场当中，同时传统桨也受到吊舱桨诱导速度场的干扰，两桨之间的间距直接关系到整套系统的水动力与流场性能，本文对此问题进行计算分析。
1 控制方程与湍流模型1.1 控制方程数值计算采用的控制方程为RANS方程［3］:式中:ui，uj——速度分量时均值(i，j=1，2，3);p——压力时均值;ρ——流体密度;μ——流体粘性系数;gi——重力加速度;1.2 湍流模型湍流模型使用重组化群κ-ε模型［4］，它是对瞬时N-S方程用重组化群的数学方法推导出来的模型，模型中的常数与标准κ-ε不同，而且方程中也出现了新的函数或项，所得的湍动能和耗散率方程与标准κ-ε模型相似，为式中:Gk——由平均速度梯度引起的湍动能产生;Gb——由浮力影响引起的湍动能产生;YM——可压缩湍流脉动膨胀对总耗散率的影响，这些参数与标准κ-ε模型中的参数相同;αk、αz——湍动能和耗散率的有效普朗特数的倒数。
空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测
空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测盛立;熊鹰;王松【摘要】For the key technology of pod propulsion, experimental investigation of fluctuating pressure ' measurement and cavitation observation for tug type pod propulsion is carried out in cavitation tunnel of Naval University of Engineering. Cavitation development and change of pod propulsion propeller model is observed under different operating conditions, the result is recorded by manual observation method. At the same time fluctuating pressure is measured through the fluctuating pressure sensor installed above the propeller. The experiment results are analysed in detail and discussed the characteristics and laws of puller type pod propulsion's cavitation performance and fluctuating pressure under different working conditions, which can provide reference value for pod propulsion's performance and design research.%针对吊舱推进器的关键技术,开展拖式吊舱推进器空泡性能和脉动压力的试验研究.试验在海军工程大学空泡水洞实验室进行,观察吊舱推进器桨模在不同工况下空泡发展和变化情况,并用人工观察方式进行整理记录,同时通过螺旋桨正上方区域安装的脉动压力传感器测量脉动压力.对试验结果进行分析,探讨拖式吊舱推进器不同工况下脉动压力和空泡性能的特点和规律及其对水动力性能的影响,为吊舱推进器性能研究及设计提供参考.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2012(034)002【总页数】6页(P30-35)【关键词】拖式吊舱推进器;空泡性能;脉动压力【作者】盛立;熊鹰;王松【作者单位】海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U674.920 引言吊舱推进器是近年来发展起来的一种新型船舶电力推进系统，主要由支架、吊舱和螺旋桨等部件构成。
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第 ２ 卷第 ４ ９ 期
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桨表 面的积分方程 ， 在舱体 和螺旋桨表面布置面元 ， 积分方程 离散为 以面元上偶极子强 度为未知量 的矩阵 ， 高 将 用 斯方法求解该矩阵 ， 得到面元上扰动速度势 ， 根据柳 泽方法求解 舱体和螺旋 桨表面 的切 向速度 ， 而算 出舱体 和螺 进 旋桨表 面面元上的压力 ， 对压力进行积分后即可分别得到螺旋桨和舱体 的受力． 体和螺旋桨之 间的相互 干扰通过 舱 迭代计算来处理 ， 研究 了该方法 的收敛过程并给 出了舱 体对螺旋桨 的影响． 结果表 明， 舱体引起 的伴 流会增大 螺旋
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｏ ｓ ｕ ｈｅ ｈｙ ｏ ｎ ｍｉ ｅ ｖｉｒ ｏ ｏｄ ｅ ｒ ｅ ｌｒ ｕ ｅ ｉａ ｔ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏｔ ｎｔａ ｓ ｒ ｃ ： ｔ ｄｙ ｔ ｄｒ ｄｙ ａ ｃ ｂ ｈａ ｏ ｆｐ ｄ ｄ ｐ ｏｐ ｌｅ ｓａ ｎ ｍ ｒｃ ｌｍｅ ｈｏ ａ ｅ ｎ ｐ ｅ ｉ ｌ ｔ ｏｒ ｎ ｈ ｎｅ ｅ ｈｏ ｓｄｅ ｅ ｏｐ ｄ．Ｉ ｈｉ ｔ ｄ，ｉ ｔ ｇｒ ｌｅ ｕ ｔｏｎ ｏｒｔ ｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｆｔ ｅ ｐ ｄ ｈｅ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ ｐａ ｌｍ ｔ ｄ ｗａ ｖ ｌ ｅ ｎ ｔ ｓ ｍｅ ｈｏ ｎ ｅ ａ ｑ ａ ｉ ｓ ｆ ｈ ｕ ｆ ｃ ｓ ｏ ｈ ｏ ａ ｈｅ ｐ ｏ ｌｅ ｒ ｓ ａ ｉｈ ｄ Ｎｅ ，ａ ｔ ｒｄｉ ｄｉ ｇ ｔ ｅ ｓ ｆ ｃ ｓ ｏ ｈｅ ｐ ｄ ａ ｄ ｔ ｏｐ ｌｅ ｎｔ ｎ— ｎｄ ｔ ｒ ｐｅ ｌｒ ａ ｅ ｅ ｔ ｂｌ ｅ ． ｓ ｘｔ ｆｅ ｖｉ ｎ ｈ ｕｒ ａ ｅ ｆ ｔ ｏ ｎ ｈｅ ｐｒ ｅ ｌ ｒｉ ｏ ｐａ ｅｓ，ｔ ｎ ｅ ａ ｑｕ ｔｏｎ ｒ ｒ ｎｓ ｏ ｍｅ ｎｔ ｔ ｉ ｑｕ ｔｏｎ ｗｉｈ ｔ ｅ ｄｉ ｌ ｎ ｅ ｓ ｔｅ ｈ ｎｅ ｓ ｌ ｈｅ ｉ ｔ ｇｒ ｌｅ ａ ｉ ｓ ａ ｅ ｔａ ｆ ｒ ｄ ｉ ｏ ａ ｍａ ｒｘ ｅ ａ ｉ ｔ ｈ ｐｏ ｅ ｉ ｔ ｎ ｉｉ ｓｏｎ ｔ ｅ ｐａ ｌ
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拖 式 吊舱 推 进 器 敞 水 性 能 研 究
胡 健 ， 黄 胜
（ 尔 滨 工程 大学 船 舶 工 程 学 院 ， 龙 江 哈 尔滨 １ ０ ０ ） 哈 黑 ５０ １
摘
要： 根据势流理论 ， 基于面元法 建立 了一种数值方法 ， 以研究吊舱推进器 的水动力性 能． 用 首先建立舱体 和螺旋