螺旋桨面元法程序代码

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螺旋桨面元法程序代码

螺旋桨面元法程序代码（实用版）目录一、引言二、螺旋桨面元法的概述三、螺旋桨面元法程序代码的结构四、螺旋桨面元法程序代码的实现过程五、螺旋桨面元法程序代码的应用案例六、总结正文一、引言随着航空航天、汽车制造等领域的高速发展，对于流体动力学的研究越来越深入。

在流体动力学中，螺旋桨面元法是一种重要的计算方法，可以用来模拟流体在物体表面的流动状态。

本文将介绍螺旋桨面元法的程序代码，帮助读者了解并掌握该方法。

二、螺旋桨面元法的概述螺旋桨面元法是一种基于面元的流体动力学计算方法，通过将物体表面划分为多个面元，对每个面元上的流体速度和压力进行求解，最终得到整个流场的解。

这种方法适用于计算三维流场，具有较高的计算精度和较强的适应性。

三、螺旋桨面元法程序代码的结构螺旋桨面元法程序代码主要包括以下几个部分：1.数据输入：包括物体的几何参数、流体的物理参数、边界条件等。

2.面元划分：将物体表面划分为多个面元，为后续计算做准备。

3.建立数学模型：根据流体动力学原理，建立面元上的速度和压力的数学模型。

4.求解数学模型：通过数值求解方法，求解面元上的速度和压力分布。

5.后处理：对计算结果进行可视化处理，输出流场分布图等。

四、螺旋桨面元法程序代码的实现过程螺旋桨面元法程序代码的实现过程主要包括以下几个步骤：1.读取数据：从文件中读取物体的几何参数、流体的物理参数、边界条件等数据。

2.面元划分：根据物体的几何参数，使用网格生成算法将物体表面划分为多个面元。

3.建立数学模型：根据流体动力学原理，建立面元上的速度和压力的数学模型。

具体包括对流项、粘性项、惯性项等进行离散化处理。

4.求解数学模型：采用有限体积法等数值求解方法，求解面元上的速度和压力分布。

5.后处理：对计算结果进行可视化处理，输出流场分布图等。

五、螺旋桨面元法程序代码的应用案例螺旋桨面元法程序代码可以应用于多种流体动力学问题的计算，例如飞机翼型优化、汽车空气动力学分析等。

基于B样条的螺旋桨面元法设计

Ｋｅｙｗｏｒ：ｐｏｅｌｒｄｓｇｄｓｒｐｌｅｉｎ；ｓｒａｅｐｎｌｍｅｈｄ；Ｂ—ｐｉｅｅｕｆｃａｅｔｏｓｌｎ
典型的商船螺旋桨设计是根据系列试验数据
进行的。为了改善螺旋桨的空化性能，小诱导减
ｐｅｓｒｍｐｄｓｉｕｉａｕａｄｂａｅｍｔｏｓｏｖｒｄｔｔｅｃｒｕａｏｉｒｕｉ．ｈｒｕｅｊｉｒｔｎｃｌｌｅｙｐｎｌｅｈｄｉｃｎｅｔｈｉｌｉｄｓｉｔｎＴｅｓｕｔｂｏｃｔｅｏｃｔｎｔｂｏ
ｓｕｒｕｑａｅｓｍｍａｉｎｏｈｅｄｆｒｎｅｅｗｅｎｔｅｃｒｕａｉｎｄｓｒｂｕｉｎｃｌｕａｅｙｔｅｐｎｌｍｅｈｔｆｔｉｅｅｃｓｂｔｅｈｉｃｌｔｉｔｉｔａｃｌｔｄｂｈａｅｔ — ｏｆｏｏ
谭廷寿
（汉理工大学交通学院，武湖北武汉４０６３０４）
摘要：ｒ改善螺旋桨的空泡性能，出一种基于面元法的螺旋桨设计方法，叶几何形状用较少的Ｂ样条为提桨
控制角点来表示。给定桨叶剖面环量分布，并认为桨叶剖面弦向环量分布与压力差分布形式相同。将面元法
ｏｎｒｓｒｅｔｈｏｔｌｏｎｓｏｈｌｄｕａｅｉｒｇｒｅｓｔｅｏｊｃｉｅｆｎｔｎＴｅｄａｄｐｅｃｉｄａｅｃｎｒｉｔｎｔｅｂａｅｓｒｃｓｅａｄｄａｈｂｅｔｕｃｉ．ｈｂｔｏｐｆｖｏｂａｅｇｏｔａｅｏｔｉｅｙｍｉｉｚｎｈｂｅｔｅｆｎｔｎｌｄｅｍｅｒｃｎｂｂａｎｄｂｎｍｉｉｇｔｅｏｊｃｉｕｃｉ．ｙｖｏ

螺旋桨面元法程序代码

螺旋桨面元法程序代码【原创版】目录一、引言二、螺旋桨面元法的概念与原理三、螺旋桨面元法程序代码的编写四、螺旋桨面元法程序代码的应用与优化五、结论正文一、引言随着航空航天、汽车制造等领域的高速发展，对于流体动力学的研究越来越深入。

在流体动力学中，螺旋桨面元法作为一种重要的计算方法，被广泛应用于飞机螺旋桨的设计与优化。

本文将介绍螺旋桨面元法的概念与原理，并提供一份螺旋桨面元法程序代码，以供参考。

二、螺旋桨面元法的概念与原理螺旋桨面元法是一种基于有限元方法的流体动力学分析方法，主要用于计算流体在物体表面的压力分布。

其基本原理是将物体表面划分为无数个小的面元，然后通过求解面元上的流场方程，得到流体在每个面元上的压力分布。

最后，将所有面元的压力分布综合起来，就可以得到整个物体表面的压力分布。

三、螺旋桨面元法程序代码的编写以下是一个基于螺旋桨面元法的简单程序代码，使用 Python 语言编写。

```pythonimport numpy as npdef calculate_pressure(surface_elements, velocity_elements, viscosity):"""计算每个面元上的压力分布"""# 计算每个面元的法向量normal_vectors = []for i in range(len(surface_elements)):normal_vectors.append(np.array([surface_elements[i][0] -surface_elements[i][1],surface_elements[i][2] - surface_elements[i][3],surface_elements[i][4] - surface_elements[i][5]]))# 计算每个面元的压力分布pressure_distributions = []for normal in normal_vectors:pressure_distribution = 0.5 * np.dot(normal,np.dot(velocity_elements, normal))pressure_distributions.append(pressure_distribution) return pressure_distributionsdef calculate_total_pressure(pressure_distributions):"""计算整个物体表面的压力分布"""total_pressure = np.sum(pressure_distributions)return total_pressuredef main():# 设定参数surface_elements = np.array([[0, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 1, 0], [1, 1, 1]])velocity_elements = np.array([[5, 0, 0], [0, 5, 0], [0, 0, 5], [-5, 0, 0]])viscosity = 0.1# 计算每个面元上的压力分布pressure_distributions =calculate_pressure(surface_elements, velocity_elements, viscosity)# 计算整个物体表面的压力分布total_pressure =calculate_total_pressure(pressure_distributions)print("整个物体表面的压力分布：", total_pressure)if __name__ == "__main__":main()```四、螺旋桨面元法程序代码的应用与优化上述程序代码可以应用于计算简单螺旋桨的流体动力学特性。

预报螺旋桨水动力性能的一种改进的面元法

是在非定常情况下随边法向速度为一小量。Ｖ・一０（除随边的Ｓ，ｈ去ｂＳ和Ｓ上的控制点）
・一
此问题实际上是求解
（随边）
收稿日期：０００ —８２１ —３０修回日期：０００ —２２１ —４０作者简介：郭俊（９５）女，士生。１８一，硕研究方向：进器性能推
— —
一
弦向编号；
式中：一Ｊ
一
迭代进行的次数；
加速因子，此处取为１在。
Ｎ —— 拱弧面上的弦向网格数；
一
，
拱弧面上第ｋｊ个单元的单位强度ｉ展向涡对控制点的诱导速度；
在迭代进行到随边叶面和叶背的压力系数之
第４卷第１Ｏ期２１年Ｏ月０１２
船海工程
ＳＰ＆ＯＣＥＨＩＡＮＥＮＧＩＮＥＥＮＧＲＩ
Ｖｏ．０Ｎｏ１１４．
Ｆｂ２１ｅ．０１
预报螺旋桨水动力性能的一种改进的面元法
郭俊
（武汉理工大学交通学院，武汉４０６）３０３摘要：采用一种改进的面元法预报螺旋桨水动力性能，将桨叶和桨毂表面离散为四边形双曲面元，每个
Ｅｍａｌｇｏｕｊｎ５２５１３ｃｍ－ｉ：ｕｊｎｕ８１２＠６．ｏ
３２
考虑在定常情况下为零，因此不需对库塔条件进行迭代计算。在非定常情况下将库塔条

面元法气动力计算

高超声速气动力的工程预测(面元法)
--程序运行及结果
一、面元法进行高超声速飞行器气动力计算的步骤
1、将飞行器表面划分为若干面元
2、计算几何面积参数
3、计算面元冲击角
4、计算面元的压力系数
5、计算飞行器的气动力
二、编程实现及计算结果
1、编写c语言程序获得结果数据以文本格式输出
2、用Matlab读取文本将结果数据以曲线形式表达如下
三、几点说明
1、计算面元压力系数时采用的是牛顿理论
2、由于计算面元压力系数采用牛顿理论, 故结果与马赫数大小无关.。

螺旋桨非定常性能预估的面元法

面元之间的缝隙，并采用迭代方法实现非线性的等压库塔条件。中以第２文２届国际水池会议（ｒＣ推进技术委Ｉｒ）ＩＴ员会推荐的ＨＳＰ桨与Ｄ６９桨和挪威船舶技术研究所（ＲＮＥ）提供的Ｐ — Ｂ桨为算例进行了考核计４７ＭＡＩＴＫＦＷ－算，与试验结果和其他研究工作者的计算结果比较表明，螺旋桨的非定常性能预报的结果是令人满意的。
ｇｏｇｅｍｅｔｏｄａｒｅｎ．
Ｋｅｒｓｐｏｅｌｒａｅｔｏｙｗｏｄ：ｒｐｌ；ｐｎｌｍｅｈｄ；ｕｓｅｄｅｎｔａｙ
１引言
由于船速的不断提高，运转于船后非均匀流场中的螺旋桨，叶上的空泡现象常常不可避免，桨从而直接导致船尾振动和螺旋桨噪声。空泡的产生与桨叶上的压力分布密切相关，因此，正确预报非均匀流场中的桨叶压力分布十分重要。
关键词：旋桨；螺面元法；非定常
中图分类号：Ｕ６．１６１＋３３文献标识码：Ａ
Ｐｒｄｃｉｎｏｎｔａｙｐｒｏｍａｃｆｐｏｅｌｒｂｅｉｔｆｕｓｅｄｅｆｒｎｅｏｒｐｌｙｏｅｐｔｎｉｌｂｓｄｐｎｌｍｅｈｄｏｅｔａａｅａｅｔｏ
ＬＵａ — ｏｇ，ＷＡＩＸｉｏｌｎＮＧｏｉｎＧｕ —ｑａｇ
（ｈｏａａＡｃｉｃｒ，ｃａｎｉａＥｇｎｅｉｇＳａｇａＪｏＴｎｎｖｒｔＳａｇａ２０３，ｈｎ）ＳｏｌｆｖｌｒｈｅｔｅＯｅｎａｄＣｖｎｉｅｒ，ｈｎｈｉｉｏｇＵｉｓｙｈｎｈｉ０００ＣｉａｃｏＮｔｕｎａｅｉ，

fanuc数控铣床GM功能代码全解

最新fanuc数控铣床GM功能代码全解最新fanuc数控铣床GM功能代码全解G代码组别功能附注G0001快速定位模态G01直线插补模态G02顺时针圆弧插补模态G03逆时针圆弧插补模态G0400暂停非模态*G10数据设置模态G11数据设置取消模态G1716XY平面选择模态G18ZX平面选择（缺省）模态G19YZ平面选择模态G2006英制（in）模态G21米制(mm)模态*G2209行程检查功能打开模态G23行程检查功能关闭模态*G2508主轴速度波动检查关闭模态G26主轴速度波动检查打开非模态G2700参考点返回检查非模态G28参考点返回非模态G31跳步功能非模态*G4007刀具半径补尝取消模态G41刀具半径左补尝模态G42刀具半径右补尝模态G4300刀具长度正补尝模态G44刀具长度负补尝模态G45刀具长度补尝取消模态G5000工件坐标原点设置，最大主轴速度设置非模态G52局部坐标系设置非模态G53机床坐标系设置非模态*G5414第一工件坐标系设置模态G55第二工件坐标系设置模态G56第三工件坐标系设置模态G57第四工件坐标系设置模态G58第五工件坐标系设置模态G59第六工件坐标系设置模态G6500宏程序挪用非模态G6612宏程序模态挪用模态*G67宏程序模态挪用取消模态G7300高速深孔钻孔循环非模态G74工旋攻螺纹循环非模态G75精镗循环非模态*G8010钻孔固定循环取消模态G81钻孔循环G84攻螺纹循环模态G85镗孔循环G86镗孔循环模态G87背镗循环模态G89镗孔循环模态G9001绝对坐标编程模态G91增量坐标编程模态G92工件坐标原点设置模态注：1.当机床电源打开或按重置键时，标有"* "符号的G代码被激活，即缺省状态。

2 . 不同组的G代码能够在同一程序段中指定;若是在同一程序段中指定同组G代码,.最后指定的G代码有效。

3.由于电源打开或重置,使系统被初始化时,已指定的G20或G21代码维持有效.4.由于电源打开被初始化时,G22代码被激活;由于重置使机床被初始化时, 已指定的G22或G23代码维持有效.编码字符的意义字符意义A关于X轴的角度尺寸B关于Y轴的角度尺寸C关于Z轴的角度尺寸D刀具半径偏置号E第二进给功能（即进刀速度，单位为 mm/分钟）F第一进给功能（即进刀速度，单位为 mm/分钟）G预备功能H刀具长度偏置号I平行于X轴的插补参数或螺纹导程J平行于Y轴的插补参数或螺纹导程L固定循环返回次数或子程序返回次数M辅助功能N顺序号（行号）O程序编号P平行于X轴的第二尺寸或固定循环参数Q平行于Y轴的第三尺寸或固定循环参数R 平行于Z轴的第三尺寸或循环参数圆弧的半径S主轴速度功能（表标转速，单位为转/分）T第一刀具功能U平行于X轴的第二尺寸V平行于Y轴的第二尺寸W平行于Z轴的第二尺寸X大体尺寸Y大体尺寸Z大体尺寸FANUC数控系统的预备功能M代码及其功能M代码功能附注M00程序停止非模态M01程序选择停止非模态M02程序终止非模态M03主轴顺时针旋转模态M04主轴逆时针旋转模态M05主轴停止模态M06换刀非模态M07冷却液打开模态M08冷却液关闭模态M30程序终止并返回非模态M31旁路互锁非模态M52自动门打开模态M53自动门关闭模态M74错误检测功能打开模态M75错误检测功能关闭模态M98子程序挪用模态M99子程序挪用返回模态数控车床编程:CK6432（FANUC-0TD）数控车床编程一．指令集（Ｘ向如Ｘ、Ｕ等的编程量均采纳直径量）G00：快速定位指令。

基于面元法的船舶螺旋桨附连水质量与阻尼计算方法研究

基于面元法的船舶螺旋桨附连水质量与阻尼计算方法研究ZOU Dong-lin;ZHANG Jian-bo;TA Na;RAO Zhu-shi【摘要】在船舶轴系振动或桨轴流固耦合分析中,螺旋桨在流场中所引起的附连水质量与阻尼是很重要的参数.但实际计算中螺旋桨附连水质量常常用螺旋桨自身质量乘以一个经验系数得到,而附加阻尼往往被忽略.针对这些不足,文章利用螺旋桨水动力分析中常使用的面元法,构建了螺旋桨随轴系在水中振动时的附加质量与阻尼数值计算方法.目前求解附加质量的经典方法是基于运动物体引起流体动能变化来求解,但该方法不能求解附加阻尼.文中证明了所提出的方法与经典方法是完全等价的,同时利用该方法还可以求解附加阻尼.最后以球体、椭球体及螺旋桨为对象给出几个算例,并与解析解或其它文献计算结果比较,误差均在合理范围内,表明文中提出的方法的有效性.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2019(023)001【总页数】11页(P9-19)【关键词】附加质量;附加阻尼;螺旋桨;流固耦合;面元法【作者】ZOU Dong-lin;ZHANG Jian-bo;TA Na;RAO Zhu-shi【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】U664.21;O351.3;O3270 引言船舶推进轴系是船舶水中航行的动力系统，也是船舶组件中非常重要的部件。

其由螺旋桨、轴及轴承等组成。

由于螺旋桨通常工作在不均匀的流场中，且其总是存在质量偏心，所以推进轴系既受到流体的随机激励又受到不平衡载荷的周期性激励。

当激励频率与轴系某阶固有频率接近时，会引起轴系强烈的共振，导致船舶振动异常并可能引发安全事故。

因此对推进轴系的动力学特性分析一直以来都是国内外研究的热点[1-5]，而准确预测轴系的固有频率和模态振型是轴系动力学分析中的很重要的工作，同时也是难点。

这是因为其影响因素多而且复杂，比如支承特性、联轴器特性及螺旋桨质量等等。

目前在大多数推进轴系动力学分析中，常常把螺旋桨简化为集中质量。

基于面元法和CFD的螺旋桨性能比较

Ａｂｓｒｃｔａｔ：
Ｔｈｌｗｏｈｅｓａｄａｄｅｔｒｐｅｌｒｉｏｅｗａｅｓｉｌｔｄｙｏｈａｅｅｆｏｆｔｒｅｔｎｒｔｓｐｏｌｅｓｎｐｎｔｒｗａｓｍｕａｅｂｂｔｐｎｌ
ｍｅｈｄａｄｔｅｃｍｐｔｔｏａｕｉｙａｃｏｔｒＬＵＥＮＴ．ｄｔｅｏｅｔｒｐｒｏｍａｃｕｖｓｔｏｎｈｏｕａｉｎｌｆｄｄｎｍｉｓｓｆｗａｅＦｌＡｎｈｐｎｗａｅｅｒｎｅｃｒｅｗａｆｄａ，ｉｈｗａｏｐｒｄｗｉｘｅｉｅｔｄｔ．Ａｇｏｏｒｌｔｏｓｏａｎｄ，ｒｗｗｈｃｓｃｍａｅｔｅｐｒｍｎａａｈｏｄｃｒｅａｉｎｗａｂｔｉｅｗｈｉｈｓｏｄｔａｗｏｃｈｗｅｈｔｔｍｅｈｄｓｗｅｅｒｃｉａａｅｆｃｉｅｏｅｇｎｅｉｇｐｌｃｔｏｔｏｒｐａｔｃｌｎｄｆｅｔｆｒｎｉｅｒｎａｐｉａｉｎ．Ｔｈａｉｔｏｐｅｉｔｇｈｐｒｓｕｅｖｅｂｌｙｆｒｄｃｉｔｅｉｎｅｓｒ
关键词：螺旋桨；水性能；元法；Ｆ尾流场敞面ＣＤ；中图分类号：Ｕ６．３６４３文献标识码：Ａ
文章编号：１７７４（０１００３０Ｄ：０３０／．ｓｎ１７７４．０１０．０６２— ６９２１）９— ０６— ４ｏＩ１．４４ｊｉ．６２— ６９２１．９０７ｓ

基于UG的船用螺旋桨CAD∕CAM计算机仿真系统的开发与建模

基于UG的船用螺旋桨CAD∕CAM计算机仿真系统的开发与建模UG( Unigraphics )是美国Siemens PLM Software公司产品——NX软件的前身，是流传甚广的三维实体造型和计算机辅助设计／计算机辅助制造（CAD/CAM）软件，被广泛应用于航天、汽车、模具、机械等行业领域。

船用螺旋桨是电力船或者航行性质高的船只必备的部件。

船用螺旋桨的设计对于电力船的航行性能影响非常大。

本文通过UG软件的开发与建模，着重介绍船用螺旋桨CAD/CAM计算机仿真系统的开发过程。

首先，编写代码实现开发。

在UG软件中，我们通过编写代码实现自己想要的功能。

因此在本项目中，通过编写代码实现了海船用螺旋桨的几何建模和翼型的绘制。

其次，进行参数化建模。

在参数化建模中，通过输入参数，就可以实现螺旋桨的自由开发和结构分析，其中包括几何造型分析、二次开发等。

参数化建模在设计中可以极大的提高设计效率，让我们快速的调整参数，得到我们想要的设计效果。

然后，进行仿真分析。

利用UG软件中开发的仿真模块，对海船用螺旋桨的结构强度和气动加热效果进行有限元分析和CFD分析，得到更加精确的设计参数。

仿真分析可以有效的避免了螺旋桨的结构问题，确保了螺旋桨的功能和性能。

最后，进行自动化加工。

在自动化加工中，通过插入CAM刀路，直接生成数控机床的加工程序，再通过数控机床进行加工，从而实现了自动化的加工。

自动化加工可以有效地提高加工效率，通过数控机床实现加工，使我们的螺旋桨制作更加精确和可靠。

总之，我们通过UG软件的开发与建模，实现了一个完整的CAD/CAM计算机仿真系统，对螺旋桨进行了全流程的设计与制造，从而达到高效、快捷、精确的设计与生产效果。

虽然开发过程中存在一定的技术难点，但是通过不断的努力和钻研，我们相信这个系统可以得到更广泛的应用，为电力船的发展做出贡献。

在这里，我们将对以下数据进行分析：1. 中国人口增长率2. 中国GDP增长率3. 全球二氧化碳排放量4. 美国失业率5. 日本年平均气温1. 中国人口增长率自1970年代以来，中国的人口增长率一直呈下降趋势。

螺旋桨五轴编程实例

螺旋桨五轴编程实例标题：探索螺旋桨五轴编程的魅力在现代工业生产中，机器人的应用越来越广泛，其中螺旋桨五轴机械臂是一种常见的机器人结构。

它具有灵活性和高精度的特点，因此在许多领域都得到了广泛的应用。

在这篇文章中，我们将探索螺旋桨五轴编程的魅力，以及它在工业生产中的重要作用。

一、引言随着科技的不断发展，螺旋桨五轴机械臂在工业生产中的应用越来越普遍。

它可以完成复杂的任务，如装配、焊接、喷涂等，提高了生产效率和产品质量。

而螺旋桨五轴编程则是控制机械臂执行特定任务的关键。

二、螺旋桨五轴编程的基本原理螺旋桨五轴编程是指通过软件编写代码，控制螺旋桨五轴机械臂的运动轨迹和动作。

编程人员首先需要了解机械臂的结构和工作原理，然后根据实际需求设计出合理的运动轨迹和动作序列。

编写好的代码会被加载到机械臂的控制系统中，从而实现对机械臂的控制。

三、螺旋桨五轴编程的应用实例1. 汽车制造在汽车制造过程中，螺旋桨五轴机械臂可以完成多项任务，如车身焊接、零件装配等。

通过螺旋桨五轴编程，可以实现机械臂精确的运动轨迹和动作，从而提高生产效率和产品质量。

2. 电子产品组装在电子产品的组装过程中，螺旋桨五轴机械臂可以完成精细的操作，如芯片焊接、零件装配等。

通过螺旋桨五轴编程，可以实现机械臂高速、高精度的运动，从而提高生产效率和产品质量。

3. 食品加工在食品加工行业中，螺旋桨五轴机械臂可以完成多项任务，如食品包装、食品装饰等。

通过螺旋桨五轴编程，可以实现机械臂柔性的运动和精确的动作，满足不同食品加工的需求。

四、结论螺旋桨五轴编程在工业生产中发挥着重要的作用，它可以实现机械臂的灵活运动和高精度动作，提高生产效率和产品质量。

随着科技的不断进步，螺旋桨五轴编程将在更多领域得到应用，并为人类的生产生活带来更多的便利和效益。

通过以上的实例描述，我们可以感受到螺旋桨五轴编程的魅力。

它不仅仅是一种技术，更是工业生产的重要工具。

在未来的发展中，螺旋桨五轴编程将继续发挥重要作用，为各行各业带来更多的创新和突破。

螺旋桨面元法程序代码

螺旋桨面元法程序代码以下是一个简单的螺旋桨面元法程序代码的示例：```pythonimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt# 定义螺旋桨几何参数R = 5 # 螺旋桨半径c = 2 # 切线线弦长（宽度）N = 100 # 面元数量theta = np.linspace(0, 2*np.pi, N) # 面元角度# 计算面元坐标x = R*np.cos(theta)y = R*np.sin(theta)# 计算切线坐标# 切线向量：[-y, x]tx = -yty = x# 绘制螺旋桨几何和切线plt.plot(x, y, 'k-', linewidth=1)plt.quiver(x, y, tx, ty, scale=10, units='dots', width=0.02)# 美化图形显示plt.axis('equal')plt.xlabel('x')plt.ylabel('y')plt.title('Propeller Geometry')plt.grid(True)plt.show()```这段代码使用Python编写，使用了numpy库进行数学计算和matplotlib库进行图形绘制。

它首先定义了螺旋桨的几何参数，包括半径R，切线线弦长c和面元数量N。

然后使用等分角度来计算面元的坐标，然后计算切线的坐标。

最后使用matplotlib库绘制了螺旋桨几何和切线的图形。

螺旋桨定常性能面元法预报教学系统开发

ISSN 1002-4956 CN11-2034/T实验技术与管理Experimental Technology and Management第37卷第11期2020年1丨月Vol.37 No. 11Nov. 2020DOI: 10.16791/ki.sjg.2020.11.045螺旋桨定常性能面元法预报教学系统开发王超，赵雷明，曾特殊，郭春雨(哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：为了便于'开展螺旋桨性能预报的教学丁作，使之在理论教学的基础上变得形象直观，基于Fortran程序开发了此螺旋桨定常性能面元法预报软件，主要包括前处理.求解和导出报告三个阶段的内容通过具体类型的螺旋桨在软件中的汁算分析，详细展示了螺旋桨性能预报的求解过程，给出预报结果这对于帮助学生将理论与实践相结合学习，培养学生的学习兴趣，提高其科研能力起着积极的作用，关键词：螺旋桨性能预报；面元法；仿真处理；实验教学中图分类号：U66I 文献标识码： A 文章编号：1002-4956(2020)11-0213-05Development of panel method prediction teachingsystem for propeller steady performanceWANG Chao, ZHAO Leiming, ZENG Teshu, GUO Chunyu(College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)Abstract: In order to facilitate the teaching of propeller perfonnance prediction and make it more intuitive on the basis of theoretical teaching, a panel method prediction software for propeller steady performance is developed based on Fortran program, which mainly includes the three stages of preprocessing, solving and exporting reports. Through the calculation and analysis of specific types of propellers in the software, the solving process of propeller performance prediction is shown in detail, and the prediction results are presented, which plays a positive role in helping students to combine theory with practice, cultivate their interest in learning and improve their scientific research ability.Key words: propeller performance prediction; panel method; simulation processing; experimental teaching船舶螺旋桨性能预报的出发点和落脚点就是利用流体力学的理论和系列计算来实现螺旋桨的性能预报。

CSSRC的螺旋桨定常面元法

CSSRC的螺旋桨定常面元法
董世汤;唐登海;周伟新
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2005(009)005
【摘要】中国船舶科学研究中心(CSSRC)从八十年代至九十年代一直在发展螺旋桨、导管螺旋桨的定常、非定常面元法,现已在为工业服务中作为日常的计算工具,取得了非常满意的结果.本文将CSSRC过去的研究成果作一系统的归纳整理,供今后使用者参考.文中详细介绍了面元法的理论基础、网格划分、Kutta条件的实施等求解过程.同时还系统地进行了数值试验分析,使应用程序进一步规范化.对面元法对网格数的依赖性、收敛性进行了研究,提出了建议的网格数.通过对多个实例产品的计算,表明与试验结果相比误差可在3%以内,可较好地满足工程应用的目的.【总页数】15页(P46-60)
【作者】董世汤;唐登海;周伟新
【作者单位】中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082;中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082;中国船舶科学研究中心,江苏,无锡,214082
【正文语种】中文
【中图分类】U661.3
【相关文献】
1.旋翼表面非定常压力脉动计算的三维自由尾迹非定常面元法 [J], 尹坚平;胡章伟
2.带定子导管螺旋桨定常和非定常性能预估的基于速度势的面元法 [J], 王国强;刘
小龙
3.面元法预报螺旋桨表面非定常压力分布 [J], 谭廷寿;熊鹰;王德恂
4.用非定常面元法预报拖式吊舱螺旋桨水动力性能 [J], 叶金铭;熊鹰;张伟康;韩宝玉
5.非定常螺旋桨表面压力面元法计算 [J], 陈家栋;董世汤
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基于VBA的螺旋桨流固耦合数值模拟

基于VBA的螺旋桨流固耦合数值模拟贺伟;李廷秋;李子如【摘要】针对近年来广受关注的船用螺旋桨水弹性问题,采用面元法(BEM)进行螺旋桨水动力分析,基于有限元(FEM)进行桨叶结构分析,在Excel VBA环境中借助于Shell函数分别调用BEM代码和FEM模块,实现了螺旋桨稳态性能的双向流固耦合数值模拟.算例对DTMB4119桨分别采用“刚性”铝青铜和“弹性”S玻璃纤维两种各向同性材料进行了求解,计算结果表明,弹性桨变形量远大于刚性桨,变形形态以轴向和周向的弯曲为主,体现为侧斜和纵倾的改变;桨叶螺距基本不发生变化,其水动力性能与“刚性”桨保持一致,两者的应力分布也基本相当.相关研究结论可为后续复合材料螺旋桨水弹性分析与设计工作提供前期基础.【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】6页(P1272-1276,1281)【关键词】螺旋桨;流固耦合;面元法;有限元;VBA【作者】贺伟;李廷秋;李子如【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;武汉理工大学交通学院武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U661.310 引言对于采用镍铝青铜或镍锰青铜等铜合金材料的船用螺旋桨，材料弹性模量大，桨叶运转过程中变形量小，因而在桨叶设计／分析中常假设螺旋桨为刚性，忽略桨叶结构变形与水动力之间的相互影响.但对于远离设计工况（如系柱或倒车）的重负荷螺旋桨、大侧斜螺旋桨，以及复合材料或塑料螺旋桨，叶片在水动力和离心力作用下将会产生明显的变形，叶片变形反过来又会对周围的流场产生影响，这是一个典型的流固耦合问题［1］.尤其是近年来被反复提及的复合材料螺旋桨水弹性自适应性［2-5］，其机理就在于利用非各向同性复合材料的弯曲-扭转耦合特性，螺旋桨螺距能根据负荷的轻重产生自适应行为，使得复合材料螺旋桨在偏离设计点或船后非均匀流场中具有优于金属螺旋桨的水动力表现，此时常规基于刚性假设将水动力载荷和结构响应分开考虑的研究思路显然已无法胜任，而必须在统一的框架下考虑水动力载荷和叶片变形的相互影响，即开展螺旋桨水弹性研究.目前，船用螺旋桨水弹性数值分析多基于弱耦合模型展开，求解过程中流体和结构计算相互独立，通过迭代来考虑流体和结构的相互影响，计算模块的完整性得以保持.其中，结构计算几乎都采用有限元分析方法，不同之处在于水动力分析模型是采用势流模型［6-8］还是粘性模型［9-10］.考虑到势流理论在螺旋桨水动力分析方面的成熟性及计算效率，本文采用面元法进行螺旋桨水动力分析，基于Mechanical APDL（ANSYS）进行桨叶结构分析，借助Excel VBA 进行流场与结构计算的迭代，实现了螺旋桨稳态性能的双向流固耦合数值模拟.1 数学模型1.1 螺旋桨水动力分析模型螺旋桨水动力分析采用基于扰动速度势的面元法进行.在固定于螺旋桨上的运动坐标系中，物面上扰动速度势φ 满足如下积分方程：式中：SB为包含桨叶表面和桨毂表面的物面；SW为尾涡面；Δφ为尾流面上偶极子分布；r为场点到源点的距离；n 为物面或尾涡面的法向；∯为Cauchy主值积分.式（1）的定解条件包括物面不可穿透条件和随边等压Kutta条件：式中：Vn为法向速度；▽in为来流速度；Δp 为桨叶叶背和叶面压力差.桨叶和桨毂表面离散为四边形双曲面元，螺旋桨尾涡面采用经验模型分为近尾流区和远尾流区，也采用四边形双曲面元离散.物面和尾涡面面元上均布置等强度偶极子，其强度通过求解式（1）～（3）可惟一确定.对扰动速度势微分可得扰动速度，结合伯努利方程可得表面压力，粘性贡献则通过经验模型确定［11］.1.2 桨叶结构分析模型螺旋桨桨叶考虑为根部约束的线弹性结构.同样在固定于螺旋桨上的运动坐标系中，桨叶结构运动方程为式中：M，C 和K 分别为结构的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；和u 分别为节点加速度、速度和位移矢量；Fce，Fco和Fh分别为离心力，科氏力和水动力载荷.对于瞬态问题，水动力载荷同时包含刚性桨运动和桨叶弹性变形的贡献.对于稳态问题，外载荷与结构内力相平衡且不随时间变化，结构分析中仅需考虑结构变形量的影响，而不用考虑结构变形速度的影响，因此结构运动方程中可省去所有与加速度和速度有关的项，桨叶弹性变形对水动力载荷的贡献也可省去，桨叶结构运动方程退化为式中：Fr 为刚性桨运动引起的水动力载荷，通过前面介绍的水动力模型确定.在研究的初始阶段，本文首先关注稳态问题.式（5）利用有限元软件ANSYS求解，将材料属性、单元类型、有限元节点、水动力载荷等信息按ANSYS提供的APDL 语言格式写入数据文件，并通过ANSYS 批处理读入该数据文件可自动进行结构分析，从而避免了复杂的交互式建模过程，为流固耦合迭代计算自动化的实现提供了可能.1.3 螺旋桨流固耦合实现在Excel VBA 环境中，借助于Shell函数分别调用BEM 模块和FEM 模块，可实现螺旋桨的流固耦合分析，调用方式如下.其中：BEM.exe为自行开发的水动力分析可执行文件；〈InputFile〉为前文提及按APDL 语言格式生成的结构计算输入数据文件，〈OutputFile〉为结构分析结果输出文件.图1给出了螺旋桨稳态流固耦合分析流程图.选用推力系数kt（表征水动力分析）和最大变形umax（表征结构分析）这2个参数来判断迭代计算是否收敛，收敛准则定义为式中：ε为小量，在本文研究中取为1×10-3 .图1 流固耦合分析流程图2 实例分析选用DTMB4119桨对本文提出的螺旋桨流固耦合数值模拟平台进行数值测试，该桨为3叶无纵倾无侧斜桨，盘面比为Ae／Ao=0.6，直径为D=0.3048m，桨叶具体型值见文献［12］.转速设为n=10r／s，不同进速系数通过改变来流速度实现.螺旋桨材料分别选用“刚性”铝青铜和“弹性”S玻璃纤维，均为各项同性材料，材料参数见表1.表1 螺旋桨材料参数2.1 非耦合计算结果首先选用铝青铜材料螺旋桨针对设计进速系数工况J=0.833进行了非耦合计算（或称为单向耦合），以初步验证各个模块的计算精度以及网格合理性.图2～3分别给出了水动力分析模型和结构分析模型，桨叶表面网格采用展向均匀弦向余弦划分方式，2个模型中坐标系均定义为x 轴指向螺旋桨后方为正，y 轴垂直向上为正，z 轴完成右手定则.图4给出了不同径向位置剖面压力分布计算结果与试验值［13］比较.其中，压力系数选用直径和转速进行量纲一的量化处理，即式中：p，p0，ρ分别为桨叶表面压力，参考压力和流体密度.与通常基于剖面相对来流速度VR（r）进行无量纲相比，前者可更直观的反映桨叶不同位置处压力相对大小关系.可以看出，在远离桨毂的外半径0.7R和0.9R处计算值与试验值吻合较好，而在靠近桨毂的0.3R 处误差稍大，但压力差基本相当，且内半径载荷的力臂相对短，认为该误差对结构弯曲变形和扭转变形均影响不大.图2 水动力分析模型图3 结构分析模型图4 不同径向位置剖面压力分布计算值与试验值比较图5给出了桨叶叶背和叶面的压力分布云图，总体而言，桨叶外半径承担更多的负荷，且导边20%弦长部分压差明显要高于随边20%弦长部分压差.桨叶的变形特征及应力分布特征在下一部分与耦合计算结果统一分析比较.2.2 流固耦合计算结果图6～9依次给出了设计进速系数下分别采用铝青铜和S玻纤材料流固耦合与非耦合压力分布、桨叶变形轮廓、桨叶轴向变形量和桨叶等效应力分布对比.其中，变形量放大倍数为200倍.可以看出：（1）对于铝青铜材料，桨叶变形量非常小，叶稍最大变形量约为0.0018%D，几乎可近似为刚性螺旋桨，耦合与非耦合计算在水动力、桨叶变形及应力分布方面基本没有体现出差别；（2）对于S玻纤材料，桨叶整体的变形特征与铝青铜保持一致，但变形量明显高出一个数量级，最大变形量约为0.0105%D；（3）同一径向位置导边的轴向变形量要大于随边的轴向变形量（见图8所示），这与图5所反映的桨叶水动力载荷特征吻合，但由于变形量量级相对于螺旋桨直径而言均太小，桨叶的螺距分布变化非常有限，桨叶变形主要体现为轴向和周向的弯曲特征；（4）在桨叶等效应力方面，最大等效应力均出现在桨叶叶根的中部，两种材料螺旋桨分布规律基本一致，从数值上看S玻纤材料略低.图5 桨叶压力分布云图（左：叶面；右：叶背）图6 桨叶压力分布对比图7 桨叶变形轮廓对比（线框为变形前，实体为变形后）图8 桨叶轴向变形对比图9 桨叶等效应力分布对比另外，由于变形对水动力影响有限，流固耦合基本上迭代3次即达到式（6）所定义的收敛准则.图10给出了不同进速系数下敞水性能计算值与试验值比较，不难看出，针对所选定的桨型和工况，两种材料螺旋桨的结构变形均没有体现出对水动力性能的影响.图11～12则给出了桨叶最大变形和最大等效应力随进速系数的变化关系，可以看出“弹性材料”桨叶变形量更大，在各工况下其最大变形量约为“刚性材料”的6倍，近似为两种材料弹性模量的反比关系.但即便是变形量相对较大的“弹性桨”，桨叶变形对水动力影响也极其有限，桨叶总载荷变化很小，因而桨叶根部最大主值应力也基本保持一致.图10 螺旋桨敞水性能计算值与试验值比较图11 桨叶最大变形随进速系数变化关系图12 桨叶最大等效应力随进速系数变化关系3 结束语针对螺旋桨的流固耦合问题，结合自主开发的螺旋桨水动力分析代码以及结构商业软件的二次开发，在通用软件Excel中基于VBA 技术实现了螺旋桨的流固耦合数值模拟.通过对“刚性”和“弹性”两种材料P4119桨的流固耦合数值计算，验证了所开发螺旋桨水弹性分析平台的有效性.且分析表明，对于所选的无侧斜无纵倾平衡式螺旋桨，采用各向同性材料时，即便是采用相对更软、变形量更大的弹性材料，桨叶的变形主要表现出轴向和周向的弯曲形态，桨叶螺距的变化及其有限，因而其水动力性能与完全刚性的螺旋桨几乎一致.对于旨在利用螺旋桨流固耦合特性进而优化其水动力性能的相关研究来说，基于本文研究结论，建议采用非各向同性材料或者采用大侧斜、大纵倾等非平衡式螺旋桨设计理念.参考文献［1］PROPULSION COMMITTEE.Final report and recommendations to the 23rd ITTC［R］.Venice：ITTC，2002.［2］YOUNG Y L.Fluid-structure interaction analysis of flexible composite marine propellers［J］.Journal of Fluids and Structures，2008，24（6）：799-818.［3］MULCAHY N，PRUSTY B，GARDINER C.Hydroelastic tailoring of flexible composite propellers［J］.Ships and Offshore Structures，2010，5（4）：359-370.［4］BLASQUES J P，BERGGREEN C，ANDERSEN P.Hydro-elastic analysis and optimization of a composite marine propeller［J］.Marine Structures，2010，23（1）：22-38.［5］YOUNG Y L.Time-dependent hydroelastic analysis of cavitating propulsors［J］.Journal of Fluids and Structures，2007，23（2）：269-95. ［6］张建国，岳金，宋春生，等.碳纤维复合材料螺旋桨铺层角度研究［J］.武汉理工大学学报：信息与管理工程版，2014（2）：207-210.［7］曾志波，姚志崇，王玮波，等.复合材料螺旋桨流固耦合分析方法研究［J］.船舶力学，2012，16（5）：477-483.［8］孙海涛，熊鹰.考虑变形的螺旋桨水动力及变形特性研究［J］.哈尔滨工程大学学报，2013，34（9）：1-5.［9］张帅，朱锡，侯海量.船舶螺旋桨流固耦合稳态求解算法［J］.哈尔滨工程大学学报，2012，33（5）：615-621.［10］洪毅.高性能复合材料螺旋桨的结构设计及水弹性优化［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.［11］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.［12］KOYAMA parative calculations of propellers by surface panel method-workshop organized by 20 th ITTC propulsor committee［J］.Ship Research Institute，Suppement，1993（15）：1-29.［13］JESSUP S D.An experimental investigation of viscous aspects of propeller blade flow［D］.Washington：The Catholic University of America，1989.。

用米思奇编写的螺旋桨程序

用米思奇编写的螺旋桨程序螺旋桨程序是由米思奇开发的一种飞行模拟软件，可以模拟飞机的起降、飞行和操纵，给用户带来真实的飞行体验。

该程序结合了先进的计算机图形技术和飞行动力学模型，使得飞行过程更加逼真。

下面将简要介绍螺旋桨程序的功能和特点。

首先，螺旋桨程序提供了多种飞机模型供用户选择。

用户可以选择不同类型的螺旋桨飞机，如小型轻型飞机、中型运输机以及飞行员培训机等。

每个飞机模型都经过精确的建模和仿真，包括飞机外形、机翼、螺旋桨等细节，使用户可以感受到真实的飞行氛围。

其次，螺旋桨程序提供了多种场景和环境设置。

用户可以选择在不同的天气条件下飞行，如晴天、阴天、多云等，还可以选择不同的时间段，如白天、黄昏以及夜晚。

此外，程序还模拟了不同地形和地标，用户可以选择在城市、山区、海边等地方进行飞行，使飞行过程更加多样化。

此外，螺旋桨程序内置了多种飞行模式供用户选择。

用户可以选择自由飞行模式，随意飞行，并探索地图上的各个地点。

同时，程序还提供了任务模式，如飞行训练、货运任务和救援任务等，用户需要完成相应的任务目标。

这些任务设置了不同的难度和挑战，有助于提高用户的飞行技能和应对紧急情况的能力。

此外，螺旋桨程序还提供了多种飞行辅助工具。

用户可以使用自动驾驶系统来辅助飞行，如自动导航、自动驾驶仪等，减轻了飞行员的负担，提高了飞行的安全性和稳定性。

程序还提供了飞行数据记录和回放功能，用户可以随时回顾和分析自己的飞行数据，从而改进飞行技巧。

最后，螺旋桨程序支持多种输入设备。

用户可以使用键盘、鼠标、手柄等设备来操控飞机。

此外，程序还支持虚拟现实(VR)技术，用户可以通过佩戴VR头盔，获得更加身临其境的飞行体验。

总结来说，螺旋桨程序是一款功能强大的飞行模拟软件，通过先进的技术和精细的设计，给用户带来真实的飞行体验。

无论是飞行爱好者还是专业飞行员，都可以通过该程序提升飞行技能和体验飞行的乐趣。

希望这篇文章能够帮助你了解螺旋桨程序，并激发你对飞行的兴趣。

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螺旋桨面元法程序代码
（实用版）
目录
1.螺旋桨面元法的概念和原理
2.程序代码的编写流程
3.螺旋桨面元法在实际应用中的优势
4.未来发展趋势和展望
正文
一、螺旋桨面元法的概念和原理
螺旋桨面元法是一种用于计算流体动力学问题的数值方法，它基于面元法的思想，将螺旋桨表面划分为若干个面元，通过求解面元上的速度和压力分布，从而得到整个螺旋桨的流场。

这种方法可以有效地降低计算复杂度，提高计算精度，广泛应用于船舶工程、航空航天等领域。

二、程序代码的编写流程
螺旋桨面元法的程序代码编写主要包括以下几个步骤：
1.几何建模：首先需要建立螺旋桨的三维几何模型，包括螺旋桨的叶片、轴线和轴承等部分。

2.网格划分：将螺旋桨表面划分为若干个面元，每个面元由四个节点构成，分别是顶点、边点和两个角点。

3.建立数学模型：根据流体力学原理，建立面元上的速度和压力分布的数学模型，通常采用有限元方法进行求解。

4.编写计算程序：根据数学模型，编写计算程序，实现对速度和压力分布的求解。

5.结果分析与后处理：对计算结果进行分析，提取感兴趣的物理量，
如压力、阻力等，并进行后处理，生成可视化图像。

三、螺旋桨面元法在实际应用中的优势
螺旋桨面元法在实际应用中具有以下优势：
1.计算精度高：通过对螺旋桨表面进行网格划分，可以精确地描述流场，提高计算精度。

2.计算效率高：面元法的采用降低了计算复杂度，使得整个计算过程更加高效。

3.适用范围广：螺旋桨面元法不仅适用于船舶工程，还可以应用于航空航天等领域，具有广泛的应用前景。

四、未来发展趋势和展望
随着计算机技术的不断发展，螺旋桨面元法的计算精度和效率还将得到进一步提升。

同时，结合人工智能、大数据等技术，可以进一步优化算法，提高计算效率。