船舶螺旋桨的设计
船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究
0.0001
B桨
0.0604
0.0028
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螺距比（P/D）、拱度弦长比（F/C）的优化结果与原桨之比较分别如图5、图6所示。作 者发现，当优化变量作为离散变量各自独立变化时，最终得到的螺距与拱度分布难以保持光 顺。其主要原因可能是，负荷弦向分布无法精确满足给定值时，误差越大，近似值的变化范
设计工况（J=0.684）下，原桨敞水性能的数值预报结果与模型试验数据之比较如表2 所列。以试验值为基准，SPROP 预报值的相对误差为：推力- 1.5%、扭矩- 5.0%、效率+3.7%； FLUENT 预报值的相对误差为：推力+1.0%、扭矩+0.4%、+0.6%。SPROP 预报的扭矩与试验差 别较大，可能是因为其尾涡模型对叶梢卸载桨的适用性差以及粘性阻力估算误差较大；而 FLUENT 预报值与试验值非常吻合。假定上述误差趋势对优化设计方案也同样存在，在优化 设计中，设定推力目标值时需预先考虑 SPROP 的预报误差；另外，将基于 CFD 计算结果进行 优化方案的性能分析。
Benini 开发了基于遗传算法的系列螺旋桨多目标优化方法，采用试验数据的回归公式 计算敞水性能。以敞水效率和推力最大化为目标、Keller 空泡限界公式为限制条件，对 B
1
系列桨优化计算获得了推力系数、敞水效率、盘面比等设计变量的最佳组合图谱，并提出了 已知设计航速时，确定最佳直径和/或最佳转速的设计步骤。Chen 等也以 B 系列桨为对象， 以敞水效率和激振力为综合优化目标，开发了基于遗传算法的设计方法。系列桨性能采用回 归公式计算，激振力计算采用升力面方法。该方法以空泡、强度为限制条件，并在性能计算 中引入了尺度效应的修正。算例表明，该方法不仅能够优化效率，而且能够保持该优化效率 基本不变、进一步降低螺旋桨轴承力。
轮船螺旋桨叶片课程设计
轮船螺旋桨叶片课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解轮船螺旋桨叶片的基本结构，掌握其工作原理；2. 学生能够描述轮船螺旋桨叶片的几何形状、叶片数量与推进效率之间的关系；3. 学生能够运用流体力学基本原理，解释轮船螺旋桨叶片设计中的相关概念。
技能目标：1. 学生能够运用图纸分析轮船螺旋桨叶片的设计要素，具备基本的识图能力；2. 学生通过小组合作，设计并绘制出符合一定推进要求的螺旋桨叶片草图；3. 学生能够运用数学计算和物理原理，对螺旋桨叶片的推进效果进行初步分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对船舶工程和流体力学领域的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 通过团队合作，培养学生沟通协作能力和集体荣誉感；3. 强化学生对科技与生活紧密联系的认识，提高其学以致用的实践意识。
课程性质：本课程属于科技领域，结合物理、数学和工程实践，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
学生特点：考虑到学生所在年级，课程内容将结合学生的认知水平，注重理论与实践相结合，提高学生的动手操作能力和逻辑思维能力。
教学要求：课程要求学生在掌握理论知识的基础上，能够将所学应用于实际问题，培养其创新思维和团队合作精神。
通过课程学习，使学生达到预定的学习成果，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 轮船螺旋桨叶片的基本结构：介绍螺旋桨的组成部分，包括桨毂、叶片、叶根等，结合教材相关章节，分析各部分的作用和联系。
2. 螺旋桨叶片的工作原理：讲解螺旋桨在水中推进的物理原理，如流体力学中的升力、阻力、扭矩等概念，结合教材内容，阐述叶片形状与推进效率的关系。
3. 螺旋桨叶片的设计要素：分析叶片的几何参数，如叶形、叶径、叶距等，以及这些参数对螺旋桨性能的影响，参考教材相关章节，进行实例讲解。
4. 螺旋桨叶片的推进效果分析：介绍数学和物理方法在螺旋桨叶片推进效果分析中的应用，如计算流体力学（CFD）模拟、实验数据分析等，结合教材内容，指导学生进行初步分析。
cssrc商用船舶螺旋桨设计和空泡试验总结
cssrc商用船舶螺旋桨设计和空泡试验总结cssrc商用船舶螺旋桨设计和空泡试验总结一、CSSRC 商用船舶螺旋桨设计总结1. 螺旋桨的参数选择螺旋桨的参数选择是根据船舶的具体要求，结合船舶的实际功率与转速，以及船舶在不同工况下的最大和最小转速来进行确定的。
2. 螺旋桨的形状设计商用船舶螺旋桨的形状设计采用了常规的四叶片螺旋桨，每一叶片的设计以满足商用船舶的使用要求为主，并考虑到船舶的航行安全。
螺旋桨的形状设计主要考虑到桨叶前缘角度、桨叶后缘角度、桨叶斜投角度、桨叶厚度以及桨叶的起翼等参数的设计。
3. 桨架设计桨架设计主要考虑到桨架的结构强度、桨架的刚度以及桨架的寿命。
桨架的设计也要考虑到船舶航行过程中可能出现的不同情况，以达到满足船舶航行安全的要求。
4. 螺旋桨的安装螺旋桨的安装需要按照螺旋桨设计参数所示的安装要求进行安装，以保证螺旋桨的正常使用。
二、CSSRC 空泡试验总结1. 空泡试验背景CSSRC空泡试验是为了研究船舶在不同的水流条件下的推进性能，以及船舶在不同的工况下所产生的水动力特性，进而检验船舶螺旋桨的设计参数是否符合要求。
2. 试验方法CSSRC空泡试验的试验方法主要分为实验船舶的试航、螺旋桨的水动力测试、空泡试验以及推进性能测试。
(1) 实验船舶的试航：实验船舶在航行中，以不同的船速，航行不同的航段，以确定船舶在不同航段时的功率和转速。
(2) 螺旋桨的水动力测试：在实验船舶航行过程中，测量螺旋桨的水动力，以验证螺旋桨的设计参数是否正确。
(3) 空泡试验：在实验船舶航行过程中，测量不同的水流状态下的推进性能，以研究船舶在不同水流情况下的推进性能。
(4) 推进性能测试：在实验船舶航行过程中，测量船舶在不同工况下的推进性能，包括船舶的推进性能、功率曲线、推进效率和节油效率等参数。
3. 试验结果经过CSSRC空泡试验，取得了较为准确的结果，证明了船舶在不同的水流情况下的推进性能，以及螺旋桨的设计参数是否正确，为船舶的推进性能的优化提供了有效的数据和参考。
船螺旋桨原理
船螺旋桨原理
船螺旋桨原理是指利用螺旋线的切割面积不同，产生的剪切力和反作用力，使船只能够行进和转向的原理。
船螺旋桨一般由几片可旋转的螺旋状叶片组成，其安装在船体的尾部或者底部。
当螺旋桨旋转时，螺旋状叶片将水从前方吸入，然后通过旋转将水喷射到后方。
根据牛顿第三定律，喷射水甩出的同时会给船体一个反作用力，从而推动船只向前。
船螺旋桨的原理可以解释为以下几个步骤：
1. 吸入水：当螺旋桨旋转时，螺旋状叶片在水中形成一个负压区，吸引周围水体进入。
这样一来，船螺旋桨前方的水体被吸入到叶片中间的螺旋线空间内。
2. 推动水：当螺旋桨旋转时，叶片随之旋转，并将吸入的水体推向后方。
在螺旋桨旋转的过程中，由于螺旋线所切割面积的变化，水体会感受到不同的阻力，从而形成剪切力。
3. 产生反作用力：根据牛顿第三定律，船螺旋桨喷射水时会产生一个向后的反作用力，也就是推动船只向前的力。
这是因为喷射水甩出的同时会给船体一个反作用力，根据动量守恒定律，反作用力与推进力相等且反向，推动了船体向前移动。
船螺旋桨的原理适用于各种大小的船舶，包括商船、军舰和个人游艇等。
螺旋桨的设计和旋转速度可以根据船只的需求进行调整，以实现最佳的推进效果。
船螺旋桨的原理是航海工程和
船舶设计中的重要基础，对于船只的推进性能和操控能力有着重要的影响。
船舶推进螺旋桨基础理论课件
螺旋桨性能测试案例分析
案例一
某型船用螺旋桨在实验水池中的性能测试，分析推力系数、效率系数、空泡系数 和振动系数的变化规律。
案例二
某大型油轮在实际航行中的螺旋桨性能测试，结合数值模拟和理论分析，评估其 实际运行性能。
05
船舶推进螺旋桨的应用与发展趋 势
螺旋桨在船舶推进中的应用
螺旋桨作为船舶推进器，能够将主机 产生的动力转化为船舶前进的推力， 是船舶航行中的重要组成部分。
螺旋桨的安装角度、位置和数量等参 数需要根据船舶的具体需求进行合理 配置，以实现最佳的推进效果。
螺旋桨的设计和制造需考虑船舶的航 速、航程、载重量等要求，以及水域 、气候等环境因素，确保推进效率和 使用寿命。
螺旋桨的修复与更换
修复
对损坏的螺旋桨进行修复 ，如焊接、填补等。
更换
若螺旋桨损坏严重或无法 修复，需更换新的螺旋桨 。
注意事项
更换或修复后需进行动平 衡测试，确保船舶安全。
04
船舶推进螺旋桨的性能评价与测 试
螺旋桨性能评价指标
推力系数
衡量螺旋桨推力与流体动力的比值， 用于评估螺旋桨推力性能。
效率系数
铸造法
适用于大型螺旋桨，但精度较低 。
锻造法
适用于小型螺旋桨，精度高，但工 艺复杂。
焊接法
适用于大型螺旋桨，成本低，但易 产生焊接缺陷。
螺旋桨的维护与保养
定期检查
检查螺旋桨的表面磨损、裂纹等情况。
润滑
定期润滑螺旋桨的轴承和轴套，减少磨损。
清洗
定期清洗螺旋桨，去除附着物和腐蚀产物。
防腐处理
对螺旋桨进行涂层保护，防止腐蚀。
新型船舶推进系统的研究与发展
螺旋桨图谱设计
第九章螺旋桨图谱设计§9-1 设计问题与设计方法螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要组成部分。
在船舶线型初步设计完成后，通过有效马力的估算或船模阻力试验，得出该船的有效马力曲线。
在此基础上，要求我们设计一个效率最佳的螺旋桨，既能达到预定的航速，又要使消耗的主机马力小；或者当主机已选定，要求设计一个在给定主机条件下使船舶能达到最高航速的螺旋桨。
因此，螺旋桨的设计问题可分为两类。
一、螺旋桨的初步设计对于新设计的船舶，根据设计任务书对船速的要求设计出最合适的螺旋桨，然后由螺旋桨的转速及效率决定主机的转速及马力，并据此订购主机。
具体地讲就是：①已知船速V，有效马力PE，根据选定的螺旋桨直径D，确定螺旋桨的最佳转速n、效率η0、螺距比P/D和主机马力P s；②已知船速V，有效马力PE，根据给定的转速n，确定螺旋桨的最佳直径D、效率η0、螺距比P/D和主机马力Ps。
二、终结设计主机马力和转速决定后(最后选定的主机功率及转速往往与初步设计所决定者不同)，求所能达到的航速及螺旋桨的尺度。
具体地讲就是：已知主机马力Ps、转速n和有效马力曲线，确定所能达到的最高航速V，螺旋桨的直径D、螺距比P/D及效率η0。
新船采用现成的标准型号主机或旧船调换螺旋桨等均属此类问题。
在造船实践中，一般采用标准机型，所以在实际设计中，极大多数是这类设计问题。
目前设计船用螺旋桨的方法有两种，即图谱设计法及环流理论设计法。
图谱设计法就是根据螺旋桨模型敞水系列试验绘制成专用的各类图谱来进行设计。
用图谱方法设计螺旋桨不仅计算方便，易于为人们所掌握，而且如选用图谱适宜，其结果也较为满意，是目前应用较广的一种设计方法。
应用图谱设计螺旋桨虽然受到系列组型式的限制，但此类资料日益丰富，已能包括一般常用螺旋桨的类型。
环流理论设计方法是根据环流理论及各种桨叶切面的试验或理论数据进行螺旋桨设计。
用此种方法可以分别选择各半径处最适宜的螺距和切面形状，并能照顾到船后伴流不均匀的影响，因而对于螺旋桨的空泡和振动问题可进行比较正确的考虑。
船舶螺旋桨的设计与计算过程
船舶螺旋桨的设计与计算过程某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算规范刘磊磊20211013202022年7月某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书1.已知船体的主要参数船长l=118.00米型宽b=9.70米设计吃水t=7.20米排水量△=5558.2吨方型系数cb=0.658桨轴中心距基线高度zp=3.00米模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：航速v（kn）13141516有效马力pe（hp）21602420300540452.主机参数型号6esdz58/100柴油机额定功率ps=5400hp额定转速n=165rpm转向右旋传递效率ηs=0.983.相关推广因素伴流分数w=0.279推力减额分数t=0.223相对旋转效率ηr=1.01.T1.0777船体效率？H1.W4.可以达到最大航速的计算Mau四叶螺旋桨图谱用于计算。
取功率储备10%，轴系效率ηs=0.98螺旋桨敞水收到马力：pd=4762.8hp根据mau4-40、mau4-55和mau4-70的BP——atlas list的δ计算：本项目假设速度为VVA=（1-W）VBP=nPd0 5/va2。
5台机组knδmau4-40p/dηopte=pdηhηoδmau4-55p/dηopte=pdηhηoδmau4-70p/dηopte=pdηhηohphp139。
37369.01304268.9654875.60.640.55833332863.990774.6291210.68600640.54142172777. 24173.7725630.692540.52107252672.8601值141510.09410.8151611.53669.0130469.0130425bp6901304225451.99967323.7116384.650 50720760.7440.7204980.6260672.1087864.879773690.6673210.6854205610.5827810.605 7068062989.3953106.9946263211.437768.6357663.5658914759.3410250.7130990.7409584660.77022360.5671380.5909414380.61119962909.1563031.2551443135.170567.7718563.0305555658.685030.7231620.7542806390.78611010.545710.5657927790.58286442799.2 382902.25422989.8239据上表的计算结果可绘制pte、δ、p/d及ηo对v的曲线，如下图所示。
大侧斜螺旋桨的设计方法研究
技术发展趋势和展望
大侧斜螺旋桨在船舶推进系统中的应用越来越广泛 随着科技的发展，大侧斜螺旋桨的设计和制造技术也在不断进步 未来大侧斜螺旋桨可能会向更高效、更环保、更智能的方向发展 大侧斜螺旋桨在船舶推进系统中的应用前景广阔，有望成为未来船舶推进系统的主流选择
进行初步设计，包括结构设计、材料选择、 制造工艺等
评估设计方案的可行性和经济性
修改和完善设计方案，直至满足设计目标 和要求
详细设计和优化
添加标题 添加标题 添加标题 添加标题 添加标题 添加标题
确定设计目标和要求 建立数学模型和仿真方法 进行初步设计和优化 对设计结果进行验证和评估 优化设计，提高性能和可靠性 完成详细设计和优化报告
03
锻造过程：控制温度、压力 和速度等参数，保证锻造质 量和效率
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后处理：对锻造后的螺旋桨进 行热处理、表面处理等后处理 工艺，提高其性能和寿命
05
焊接工艺
焊接材料：不锈钢、铝合金、 钛合金等
焊接方法：电弧焊、激光焊、 电子束焊等
焊接质量控制：焊前清理、 焊中监控、焊后检验等
焊接工艺优化：提高焊接效 率、降低焊接缺陷等
适用于特殊用 途船舶，如破 冰船、挖泥船 等
用于推进船舶 前进，提高船 舶航行速度和 效率
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1
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设计要求和原则
设计目标：提高推进效率，降低噪音和振动
设计原则：遵循流体力学原理，考虑螺旋桨的旋转速度和水流速度
设计要求：满足船舶的航行速度和稳定性要求，同时兼顾螺旋桨的制造和 维护成本 设计方法：采用计算机辅助设计（CAD）和计算流体动力学（CFD）等技 术进行优化设计
船舶推进_螺旋桨图谱设计
2 5
75PD Q 2πn
2 πρ K Q
PD --- 螺旋桨收到马力 ( hp )
75 J 5
PD n 2 5 VA
VA --- 螺旋桨进速 ( m/s )
n ---为螺旋桨转速( r／s )
2 πρ K Q 75 J 5 PD n 2.5 VA
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8.1 螺旋桨的设计问题及设计方法
一、螺旋桨的初步设计
对于新设计的船舶，根据设计任务书对船速的要求设 计出最合适的螺旋桨，然后由螺旋桨的转速及效率决 定主机的转速及功率，并据此订购主机。
选定桨的直径D
船速 V
有效马力 PE
确定桨的最佳转速n、效率η0、 螺距比P/D、主机马力PS
确定桨的最佳直径D、效率η0、 螺距比P/D、主机马力PS 选定桨的转速n
船舶推进 Ship Propulsion
华中科技大学船海学院
1
课程安排
第1 章 第2 章 第3 章 第4 章 第5 章 第6 章 第7 章 第8 章 第9 章 概述（2学时） 螺旋桨几何特征（2学时） 螺旋桨基础理论（3学时） 螺旋桨模型的敞水试验（4学时） 螺旋桨与船体相互作用（4学时） 螺旋桨的空泡现象（4学时） 螺旋桨的强度校核（4学时） 螺旋桨图谱设计（7学时） 实船推进性能（2学时）
③ AUw型 --- AU型桨叶切面的后缘具有一定翘度(这
对于改善桨叶根部叶间干扰有一定效果 )，在六叶 上采用这种型式。 ④ MAUw型
22
8.2 B-δ型设计图谱及其应用
这种型式是对原型AU桨在叶梢部分切面的前缘形状进 行了局部修正。AU型的四叶螺旋桨系列就是采用这种 形式。
船舶设计中的流体动力学分析
船舶设计中的流体动力学分析在船舶设计领域，流体动力学分析是一项至关重要的工作。
它就像是船舶航行的指南针，为船舶的性能、效率和安全性提供关键的指导。
当我们想象一艘船舶在大海中航行时，可能会觉得它只是简单地破浪前行。
但实际上，船舶与周围水流的相互作用极其复杂。
船舶在水中移动时，会产生阻力，影响其速度和燃油消耗；同时，水流对船舶的稳定性和操控性也有着深远的影响。
而流体动力学分析的核心任务，就是深入研究这些复杂的相互作用，为船舶设计提供科学依据。
首先，让我们来了解一下船舶所面临的阻力。
船舶在水中前进时，会遇到多种类型的阻力。
其中，摩擦阻力是由于船体表面与水的摩擦而产生的。
船体表面的粗糙度、长度和湿表面积等因素都会对摩擦阻力产生影响。
形状阻力则是由于船体形状导致水流分离而产生的。
一个设计不良的船体形状可能会引起大量的水流分离，从而显著增加形状阻力。
兴波阻力则是船舶在水面航行时产生的波浪所带来的阻力。
船舶的速度、吃水深度和船型等都会影响兴波阻力的大小。
为了准确计算这些阻力，流体动力学分析采用了多种方法和技术。
计算流体动力学（CFD）就是其中一种强大的工具。
通过建立数学模型和数值模拟，CFD 可以模拟船舶周围的水流场，计算出各种阻力成分，并预测船舶在不同速度和工况下的性能。
在船舶设计的早期阶段，设计师们通常会依靠经验公式和模型试验来初步估算阻力。
这些经验方法虽然简单快捷，但往往精度有限。
随着计算机技术的飞速发展，CFD 逐渐成为船舶设计中不可或缺的手段。
它能够提供更详细、更准确的流场信息，帮助设计师优化船体形状，降低阻力。
除了阻力，流体动力学分析还对船舶的稳定性和操控性起着关键作用。
船舶的稳定性包括横稳性、纵稳性和方向稳定性等方面。
流体动力学可以分析水流对船舶重心和浮心的影响，评估船舶在不同装载条件和海况下的稳定性。
例如，当船舶遭遇侧风或横浪时，水流的作用力可能会导致船舶倾斜甚至倾覆。
通过流体动力学分析，设计师可以优化船舶的外形和内部结构，提高其稳定性。
高恩氏阔叶型螺旋桨设计图
高恩氏阔叶型螺旋桨设计图随着现代船舶技术的不断发展，螺旋桨的设计也在追求更高的效能和更长的使用寿命。
其中，高恩氏阔叶型螺旋桨设计图以其独特的设计理念和出色的性能，受到了广大船舶工程师的。
高恩氏阔叶型螺旋桨设计图是一种针对大型船舶和高速船只的新型螺旋桨设计。
它最大的特点在于采用了阔叶型线的设计，这种设计使螺旋桨在旋转时产生强烈的推力，同时降低了噪音和振动。
在设计过程中，高恩氏阔叶型螺旋桨设计图的计算和模拟是关键。
通过使用先进的计算流体动力学（CFD）软件，工程师可以对桨叶周围的流场进行详细的模拟和分析，以优化其性能。
有限元分析（FEA）方法也被广泛应用于这种设计图的应力分析和结构优化。
高恩氏阔叶型螺旋桨设计图的制造过程也充满了挑战。
由于其复杂的几何形状和精确的尺寸要求，需要采用先进的数控机床和熟练的工艺人员进行制作。
在制造过程中，还需要对每个桨叶进行单独的质量控制和检测，以确保其符合设计要求。
安装在船舶上后，高恩氏阔叶型螺旋桨设计图的表现出了显著的优势。
根据实船测试数据，装有高恩氏阔叶型螺旋桨的船舶在航速和燃料消耗方面都优于传统的螺旋桨设计。
这种设计还显著提高了船舶的舒适性和稳定性。
高恩氏阔叶型螺旋桨设计图是一种具有创新性和前瞻性的设计。
通过不断的研发和改进，这种设计将为未来的船舶行业带来更加高效、环保和可持续的发展。
无疑，高恩氏阔叶型螺旋桨设计图为船舶工程师提供了一种新的、有效的选择，以应对现代船舶技术发展的挑战。
梳理关键词：关键词：小康型南方农村住宅设计图、住宅设计、农村建设、实用性与美观性、绿色环保、传统文化设计图展示引言：介绍小康型南方农村住宅设计图的意义和作用，同时表明住宅设计对于农村建设的重要性。
住宅设计概述：简单阐述住宅设计的基本原则和注意事项，为后续设计方案做好铺垫。
农村建设的现状与挑战：分析当前农村建设的现状以及面临的挑战，说明小康型南方农村住宅设计的必要性。
实用性与美观性相结合的设计方案：详细介绍设计方案，强调实用性和美观性的结合，同时说明设计方案如何满足农民的需求和生活习惯。
大侧斜螺旋桨的设计方法研究
大侧斜螺旋桨的设计能够改善船尾的流场分布，使得水流更加顺畅地通过螺旋桨区域。这 有助于减少能量损失和提高推进效率。
降低空泡噪声
由于大侧斜螺旋桨的桨叶侧斜角度较大，因此能够降低空泡噪声的产生。空泡噪声是由于 螺旋桨在高速旋转时，桨叶表面的水流产生空化现象而引起的噪声。通过优化桨叶形状和 侧斜角度，可以有效地减少空泡噪声。
试验与验证
通过水池试验、海上试航等手段，对大侧斜螺旋桨的推进 性能、操纵性能、噪声振动等特性进行验证和评估。
性能评估与对比分析
推进性能评估
通过对比试验和仿真模拟结果 ，评估大侧斜螺旋桨在不同工 况下的推进效率、推力系数等
性能指标。
操纵性能评估
分析大侧斜螺旋桨对船舶操纵 性能的影响，如回转性能、航 向稳定性等，并与传统螺旋桨 进行对比。
，需要进行多目标优化设计。
约束条件处理
02
考虑到制造、安装等实际因素，优化设计中需要加入相应的约
束条件。
优化算法选择
03
针对大侧斜螺旋桨设计特点，选择合适的优化算法以提高优化
效率。
实验验证中挑战及解决方案
实验设备限制
受实验设备限制，难以完全模拟实际工况，需要通过改进实验方案 来减小误差。
数据采集与处理
力性能。
针对不同船型和航速要求，优化 了螺旋桨的侧斜角度和几何参数 ，提高了推进效率和船舶操纵性
。
对未来研究方向的展望
进一步研究大侧斜螺旋桨在非 均匀流场中的性能表现，以提 高其在复杂海况下的适应性。
探索新型材料在大侧斜螺旋桨 制造中的应用，以提高其耐用 性和经济性。
结合智能优化算法，对大侧斜 螺旋桨的设计方法进行进一步 优化和改进，以满足更高的性 能要求。
螺旋桨设计与绘制汇总
螺旋桨设计与绘制汇总螺旋桨是一种船舶和飞机上常用的推进装置，其设计与绘制涉及到多个方面，包括几何形状、流体力学、材料力学等等。
以下是关于螺旋桨设计与绘制的汇总，详细介绍了各个方面的内容。
一、螺旋桨的几何形状设计1.螺旋桨的基本几何形状包括螺距、叶片数、叶片截面形状等。
确定螺距时需要考虑推进效率和船舶/飞机的性能需求，叶片数的选择影响到螺旋桨的稳定性和噪音产生。
叶片截面形状通常为翼型，需要进行流线型设计，以减少阻力和音响。
2.利用计算机辅助设计软件进行螺旋桨的三维模型设计，可采用实体造型或曲面造型方法。
实体造型较为简单，但不易调整；曲面造型则可以更加灵活地对螺旋桨进行优化。
二、螺旋桨的流体力学设计1.螺旋桨受到的流体力学作用主要包括阻力、升力和扭矩。
螺旋桨的叶片形状和叶片曲度将直接影响这些力的大小和分布。
三、螺旋桨的静力学和强度设计1.螺旋桨在运行时会受到来自流体力学、离心力和惯性力等载荷的作用，因此需要进行强度和振动分析。
静力学分析用于确定螺旋桨的刚度和变形情况，而动力学分析则用于确定螺旋桨的共振频率和临界速度。
2.使用有限元分析软件对螺旋桨进行强度和振动分析，以确保螺旋桨在运行时不会发生破裂或共振失效。
四、螺旋桨的材料选择和制造工艺1.螺旋桨常用的材料包括高强度钢、铝合金、复合材料等。
材料的选择主要考虑到强度、耐腐蚀性和重量等因素。
复合材料由于具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能，逐渐在螺旋桨制造中得到应用。
2.螺旋桨的制造工艺包括铸造、锻造、机械加工和涂装等。
涂装工艺对螺旋桨的表面光滑度和耐腐蚀性都有重要影响。
总结：螺旋桨的设计与绘制涉及到几何形状、流体力学、静力学和强度分析、材料选择和制造工艺等多个方面。
设计过程中需要使用计算机辅助设计软件和CFD软件进行模拟和优化，并结合有限元分析软件进行强度和振动分析。
材料的选择需要考虑到强度、耐腐蚀性和重量等因素。
制造工艺包括铸造、锻造、机械加工和涂装等。
船舶设计原理课程大作业螺旋桨设计【模版】
SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 螺旋桨设计计算书姓名:王志强学号：5130109174课程:船舶原理（2）专业:船舶与海洋工程日期:2016年4月一、船舶的主要参数船型：单桨集装箱船二、最大航速确定按满载工况、主机功率P s=0.85P max、螺旋桨转速102r/min，设计MAU型5叶右旋桨1只。
螺旋桨敞水收到功率：P D=0.85ηSηR P max=0.85×0.97×1.0×33000kW=27208.5kW 最大航速设计的步骤：假定若干个盘面比（ 0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8），对每一个盘面比进行以下计算：1）假定若干直径（范围7.5m ~ 8.5m，每隔0.01米取一次值）；2）对每个直径，假定若干航速（范围21节~25节，每隔0.001节取一次值）；3）对每个直径与航速的组合，用回归公式计算设计进速系数下不同螺距比（范围0.4~1.6）螺旋桨的推力、扭矩，通过插值（或二分法）确定满足设计功率要求（即：螺旋桨要求的扭矩与设计功率与转速下的收到转矩平衡）的螺距及相应的有效推力与敞水效率；4）对每个直径，根据阻力曲线及不同航速下的有效推力值，通过插值确定有效推力与阻力平衡的航速，以及对应的螺距和敞水效率；5）根据航速（或敞水效率）与直径的关系，确定最大航速（或最高敞水效率）对应的直径，该直径即为所假定盘面比下的最佳直径。
三、空泡校核柏立尔空泡限界线图空泡校核计算结果：P0=P a+γℎs=10330+1025×(12.7−4.7)kgf/m2=18530kgf/m2=181594N/m2做计算盘面比图~需要盘面比图，如下所示：图 1 计算盘面比~需要盘面比图由图插值可知，不发生空泡的最小盘面比为：0.7040作最大航速~盘面比，敞水效率~盘面比图如下所示：由图可知，在盘面比大于0.7040时，最大航速与敞水效率都随盘面比的增大而单调递减，因此，本螺旋桨设计选取盘面比为0.7040，将该盘面比输入之前计算最大航速的程序中可以得到对应的最佳螺旋桨要素。
船舶螺旋桨理论(第四章)
水动力螺距角i 作为参考面螺距角的一次近似。
在桨叶片区域内，把参考面用网格进行划分，如
图所示。网格的径向间距为r ，从毂径RH到叶梢RP
划分为M个区间，即
r RP RH
M
在叶梢和叶根的两个区间，各再加划一个半区 间和1/4区间。故参考面上弦向的条带共有M＋4个。 然后根据计算经验，对扇叶进行网格划分，大致情 况如图所示。
的长度为l ，则 m ,k 应满足下式 m,kl lcorm ss( rm)
取： W QT
ft s
VR
ft s
VR
tm,k1 tmk
rm coss (rm)
其中VR为升力线理论计算所得的、在rm处的剖面进流速度，而
tm ,k1ft(rm, k1)
tm,k ft(rm,k)
把 σ 式代入σ m，k 式，最后得
m ,kV R(tm ,k 1tm ,k)
附着涡分布的总环量Γ ( r ) 取自升力线理论计算结果。通过内插可得
出任一 rm 处的 Γ 值。克文采用下式进行内插
G(r)ΓD (r)s
g
Cj sinj ()
j1
r 变量与 的置换关系为
r1 2(1rH)1 2(1rH)co s
现在在展向第m条带内，从导边到随边的所有这些涡段的涡强度总
式中： d0T2(r0)si n0d0
C 0(r0)2A 0(r0)1 2A 1(r0)1
按上一节的公式进行展开，最后化简得
在 00 a区间，涡分布有
b s((rr0 0,, 0 0)) 1 (21a1 a ΓT)((R rr0P 0))Γ(r0)1(cos0)Γ(r0)0 sin0
船舶推进第3章螺旋桨基础理论
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船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
由于自由涡的存在，在空间产生一个诱导速度场。在机冀后缘处，诱导速度垂直于运动方向，故也称下洗速度。
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船舶推进第三章 螺旋桨基础理论
考虑了尾涡的诱导速度后，我们可以将有限翼展的机翼微段近似地看作二元机冀的一段，如果已知在y处的环量，从茹柯夫斯基升力公式可知，dy段机翼所受的升力dL垂直于来流VR，其大小为：
在盘面远后方和紧靠盘面处应用伯努力方程 盘面前后的压力差就形成了推力：
*
4、推力的另一种表达式：
船舶推进第二章 螺旋桨几何特征 轴向诱导速度越大，推进器产生的推力也越大。
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船舶推进第二章 螺旋桨几何特征
理想推进器的效率
推进器工作时，单位时间内尾流所取得的能量为：
推进器在静水中航行时产生推力，则其有效功率为： 推进器的效率等于有效功率与消耗功率的比值
诱导速度 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所形成的水流情况密切有关。
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二、理想推进器理论的基本假定
推进器为一轴向尺寸趋于零、水可自由通过的盘，此盘可以拨水向后，称为鼓动盘。 船舶推进第二章 螺旋桨几何特征
水为不可压缩的理想流体。 注意：对于螺旋桨而言，其水流断面为盘面；对明轮而言，其水流断面为浆板的浸水板面。
水流速度和压力在盘面上均匀分布。
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三、理想推进器的力学模型
船舶推进第二章 螺旋桨几何特征
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四、理想推进器的推力
单位时间内通过推进器盘面的流体质量： 船舶推进第二章 螺旋桨几何特征
自流管远前方AA1断面流入的动量：
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螺旋桨的几何形体及制造工艺
螺旋桨通常由桨叶和桨毂构成(图2-2)。螺旋桨与尾轴联接部分称为桨毂，桨毂是一个截头的锥形体。为了减小水阻力，在桨毂后端加一整流罩，与桨毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。
桨叶固定在桨毂上。普通螺旋桨常为三叶或四叶，二叶螺旋桨仅用于机帆船或小艇上，近来有些船舶(如大吨位大功率的油船)，为避免振动而采用五叶或五叶以上的螺旋桨。
为了正确表达正视图和侧视图之间的关系，取叶面中间的一根母线作为作图的参考线，称为桨叶参考线或叶面参考线，如图中直线OU。若螺旋桨叶面是正螺旋面，则在侧视图上参
考线OU与轴线垂直。若为斜螺旋面，则参考线与轴线的垂线成某一夹角ε，称为纵斜角。参考线线段OU在轴线上的投影长度称为纵斜，用zR表示。纵斜螺旋桨一般都是向后倾斜的，其目的在于增大桨叶与尾框架或船体间的间隙，以减小螺旋桨诱导的船体振动，但纵斜不宜过大(一般ε＜15°)，否则螺旋桨在操作时因离心力而增加叶根处的弯曲应力，对桨叶强度不利。
切面的弦长一般有内弦和外弦之分。连接切面导边与随边的直线AB称内弦(图2-10)，
图中所示线段BC称为外弦。对于系列图谱螺旋桨来说，通常称外弦为弦线，而对于理论设
计的螺旋桨来说，则常以内弦(鼻尾线)为弦线，弦长及螺距也根据所取弦线来定义。图2-10中所示的弦长b为系列螺旋桨之表示方法。
船舶轴系和螺旋桨课件
智能监测和维护
采用先进的智能监测和维护技术，对轴系进行实时监测和故障诊断， 及时发现和解决潜在问题，提高轴系的使用寿命和可靠性。
03
船舶轴系安装与维护
船舶轴系的安装工艺
01
02
03
轴系定位与测量
在安装前，对轴系各部件 进行精确测量和定位，确 保轴系安装的准确性和稳 定性。
05
螺旋桨设计
螺旋桨设计的基本原则
高效推进
螺旋桨设计应追求高效的推进 效果，确保船舶在各种工况下
都能获得良好的推进性能。
稳定性
设计时应考虑螺旋桨的稳定性 ，避免因振动、空泡等原因导 致性能下降或损坏。
耐久性
螺旋桨应具备足够的耐久性， 能够承受长时间的使用和各种 环境因素的影响。
经济性
在满足性能要求的前提下，应 尽量降低螺旋桨的设计成本和
04
螺旋桨介绍
螺旋桨的定义与组成
总结词
螺旋桨是船舶推进系统的重要组成部分，由桨叶、桨毂和支承结构组成。
详细描述
螺旋桨是一种旋转推进器，通过高速旋转产生推力，使船舶前进或后退。它通 常由桨叶、 叶和传动轴的部分，支承结构则是用来固定螺旋桨的。
船舶轴系的应用与发展
总结词
船舶轴系作为船舶动力系统的重要组成部分，其应用 和发展受到广泛关注。
详细描述
随着航运业的发展和技术的不断进步，船舶轴系的应 用和发展也日益受到关注。一方面，为了提高船舶的 稳定性和舒适性，人们不断改进船舶轴系的设计和制 造工艺；另一方面，随着环保意识的提高和新能源的 推广应用，船舶轴系也在向节能、减排、环保的方向 发展。未来，随着科技的进步和应用需求的不断提高 ，船舶轴系将会更加智能化、高效化和环保化。
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摘要螺旋桨是造船行业必备的推进部件，它的设计精度将直接影响船的推进速度，它为船的前进提供的推力。
螺旋桨设计是整个船舶设计的一个重要组成部分，它是保证船舶快速性的一个重要方面。
一般螺旋桨设计是在初步完成了船舶线型设计，并通过估算或用船模试验的方法确定了船体有效功率之后进行的。
影响螺旋桨推进性能的因素很多，在本设计过程中主要对螺旋桨的直径、螺距比、盘面比、桨叶轮廓形状等因素进行研究，并通过在工作中积累的经验，设计一艘内河A级拖船的螺旋桨。
关键词螺旋桨直径螺距比盘面比桨叶轮廓形状AbstractPropeller is a necessary promoting components of shipbuilding industry, which be used to providing thrust for ship moving. Its design precision will directly affect the forward speed of the ship.The propeller design the whole ship design is a vital part of the ship, it is to guarantee an important aspect of the swiftness. General propeller design is in preliminary finished ship lines design, and through the estimation or with model test method to determine the hull effective power after. Affect the propeller to advance performance in the many factors in the design process of the propeller diameter, mainly pitch than, than, disk blades factors such as profile, and through the experience in work, design an inland ship class A tug propellerKeywordsPropellers diameter pitch of screws ratio pie area ratio paddle outline目录摘要 (I)关键词 (I)Abstract (I)Keywords (I)0 引言 (1)1 结构与计算要素 (1)1.1 结构组成 (1)1.2理论基础 (1)1.3 工作原理 (2)1.4 计算要素 (2)2 项目设计过程及结果与分析 (3)2.1 船体估算数据 (3)2.2 螺旋桨要素选取及结果与分析 (4)2.3 推力曲线及自由航行计算及结果与分析 (6)2.4 强度计算结果与分析 (7)2.5 计算总结 (9)2.6 螺旋桨模型的敞水实验 (9)3螺旋桨设计的发展 (10)3.1 节能减排促使螺旋桨加快创新 (11)4结论 (11)致谢 (12)参考文献 (12)附录 (13)0 引言船在水面或水中的航行时遭受阻力，为了使船舶能保持一定的速度向前航行，必须供给船舶一定的推力，以克服其所承受的阻力。
作用在船上的推力是依靠专门的装臵或机构通过吸收主机发出的能量并把它转换成推力而得，而这种专门吸收与转换能量的装臵或转换能量的装臵或机构统称为推进器。
推进器种类很多，例如风帆，民轮，直叶推进器，喷水推进器及螺旋桨等，螺旋桨构造简单，造价低廉，使用方便，效率较高，是目前应用最广的推进器。
螺旋桨为船的前进提供的推力，但影响螺旋桨推进性能的因素很多，在处理这些因素时，往往会出现得此失彼，互相矛盾又互相统一的复杂现象，所以都会从螺旋桨的效率、空泡、强度、工艺和振动等方面作统盘考虑。
但是一般螺旋桨装在船后，流体经过船体是要受到影响，其速度和方向与船前面的流体比较都不相同：另一方面，螺旋桨的工作对船体的阻力也有影响，如何考虑它们之间的相互影响是设计存在的问题。
本设计的指导思想是把最能满足船舶性能要求的那些因素作为主要矛盾加以解决。
1结构与计算1.1结构组成螺旋桨俗称车叶，通常由桨叶和浆毂组成。
螺旋桨与尾轴连接部分叫浆毂，浆毂是一个锥形体。
为了减小水的阻力，在浆毂后端加一整流罩，与浆毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。
螺旋桨在水中产生推力的部分叫桨叶，桨叶固定在浆毂上。
普通螺旋桨常为3叶或4叶，2叶螺旋桨仅用于机帆船或小艇上，近年来有些船舶（如大吨位大功率的油船），为避免震动而采用5叶或5叶以上的螺旋桨。
由船尾向前看时所见到的螺旋桨桨叶的一面称为叶面，另一面称为叶背。
桨叶与毂连接处称为叶根，桨叶的外端称为叶梢。
螺旋桨正车旋转时先入水的一边称为导边，另一边称为随边。
螺旋桨旋转时叶梢的圆形轨迹称为梢圆。
梢圆的直径称为螺旋桨直径，以D表示。
梢圆的面积称为螺旋桨的盘面积以Ao表示，可用下式表示它们之间的关系： Ao=πD2/4由船后向前看去，螺旋桨正车旋转为顺时针者称为右旋桨，反之，则成为左旋桨。
装于船尾两侧之螺旋桨，左桨左旋，右桨右旋称为外旋桨，左桨右旋，右桨左旋称为内旋桨。
1.2 理论基础螺旋桨理论按其内容发展阶段可分为动量理论、叶元体理论和环流理论。
在这里主要介绍动量理论。
推进器的动量理论早在19世纪末已确立，它认为螺旋桨的推力是因其使水产生动量变化所致的，所以可通过水的动量变更率来计算推力。
由于忽略的因素过多，所得到的结果与实际情况有一定的距离，不能用作计算或设计的依据。
但是，由于推进器的动量理论还能简略地说明推进器产生推力的原因，而且某些结论也有一定的实际意义。
先简要的分析螺旋桨在水中的运转的情况。
我们通常把由于螺旋桨运转使水流产生的运动速度称为诱导速度。
为了便于分析研究问题，把诱导速度分解为两个分量：一个是平行于桨轴方向，另一个是垂直于轴平面内的圆周方向。
沿圆周方向的诱导速度分量称为周向诱导速度，其方向与螺旋桨轴向运动方向相反。
沿圆周方向的诱导速度分量称为周向诱导速度，其方向与螺旋桨旋转方向相同。
对于负荷（指螺旋桨承担的推力）较重的螺旋桨常可以发现螺旋桨尾流有较严重的收缩现象，这时水质点还存在径向诱导速度。
往往由于对诱导速度的处理不同，产生了不同的螺旋桨理论，例如忽略了周向诱导速度的影响，应用动量定理可得到理想推进器理论，若同时考虑周向诱导速度应用动量矩定理便可得到理想螺旋桨理论。
1.3工作原理螺旋桨的工作是靠桨叶向后拨水来实现的。
它在工作时，一面随主机驱动而旋转，一面随船舶前进而前进，这两种运动的组合即为螺旋运动。
螺旋桨工作时，发出的推力用以克服船的阻力，推船前进。
遭受的阻力矩由主机发出的旋转力矩克服之。
可见，当螺旋桨以转速n进行旋转时，必须吸收主机所供给的转矩Q，才能克服力矩。
螺旋桨吸收的功率为2πnQ。
螺旋桨在运动中产生推力T,且以进速VA 推船前进，其所发挥作用的功率为TVA.故螺旋桨的效率为ηo = 推功率/吸收功率=TVA/2πnQ为了提高螺旋桨的效率，总是力求使螺旋桨所产生的推力增大，而使运动中所遭受的阻力矩减少，从而使主机供给的转矩减小。
1.4结构计算要素1）螺旋桨直径：首先考虑与尾型和吃水的关系，在绘制船体线型时，已基本决定了螺旋桨的轴线位臵和可能的最大直径。
从尾型和吃水条件看，普通船舶的螺旋桨直径大约在下列范围：单桨D=(0.7~0.8)Tw;双桨D=(0.6~0.7)T w. 式中Tw为船舶满载时的船尾吃水。
只要螺旋桨直径未超过尾型和吃水条件的限制，就可以通过设计图谱求得敞水效率最佳的螺旋桨直径。
但是由于船后伴流不均匀性的影响，敞水最佳直径与船后最佳直径略有差别。
随着伴流不均匀的程度，最佳直径应有不同程度的减小：单桨所处的位臵的伴流不均匀性较大，最佳直径要减3~5%；双桨所处的位臵伴流比较均匀，最佳直径约减少2~4%。
2）螺距比H\D：在进速系数相同时，螺距比越大，推力系数和转矩系数也越大，这是因为螺距比大时具有较大的攻角的缘故。
当进速系数较小时，螺距比小者效率较高，而在进速系数较大时，则螺距比大者效率较高。
在螺距比小于1.5的范围内，H\D越大，螺旋桨的最高效率越大。
而在螺距比大于1.5时，螺旋桨的最高效率大致不变。
通常，螺距比是指也梢处或0.7R处的螺距与直径之比。
实践证明，采用等螺距桨叶并不很好，单桨尤其如此。
桨叶沿径向处于不同的伴流区，每一切面在不同的伴流中工作，若采用等螺距分布，叶根切面可能遇到很大的攻角，负荷较大，影响螺旋效率。
因此，为了使桨叶不同半径处的切角不致相差过大，以保持各切面的效率大致相等，减小尾流中的能量损失，从而提高效率，最好采用径向变螺距的螺距分布形式。
3）盘面比：若螺旋桨的直径、螺距、转速和叶数均相等，则推力和转距均随盘面比的增加而增大。
但盘面比大时，翼栅作用较甚，桨叶的摩擦阻力也较大，螺旋桨的效率就较低。
盘面比太小时，因强度需要，势必增加桨叶厚度，这时桨叶单位面积所发出的推力较大，容易发生空泡，且会增加涡旋阻力，致使效率反而降低。
所以在设计螺旋桨时，均选择不发生空泡的最小盘面比。
4）桨叶轮廓形状：桨叶的外形轮廓多螺旋桨的效率和空泡性都能有影响。
但是通过我们现场反馈的意见表明，对一般接近椭圆形的桨叶，叶形的变化对螺旋桨效率影响不大。
5）叶数：螺旋桨叶数的选择应根据船型、吃水、推进性能、振动和空泡多方面加以考虑。
一般认为若螺旋桨的直径及展开面积相同，则叶数少者效率略高，叶数多者因叶片与叶片间产生的相互干扰作用较大，效率常略低。
叶数多者对减小振动有利，叶数少者对避免空泡有利。
6）螺旋桨转速：螺旋桨转速低一些，则直径可以较大，效率也会较高，但对主机来说，转速高，则机器效率高，主机的重量和尺寸也可以减小，从这里可以看出螺旋桨转速和主机转速要求之间是相互对立而又互相联结。
因此就需要螺旋桨的转速和主机的转速之间要匹配好。
但在进行一般民用船舶的螺旋桨设计时，主机往往是从现已生产的一定功率的几种船用主机中加以比较选取，更多的情况是先有主机再进行船舶设计。
因此在设计螺旋桨时，螺旋桨的转速常是给定的。
7）螺旋桨的数目：一艘船是选用一个螺旋桨好还是选用两个螺旋桨好，必须综合考虑推进性能、操作性能及主机性能或数目等各方面的因素，需要根据各类船舶的不同特点来选取。
通常习惯是按同航线同类型的船来选取螺旋桨数目，且螺旋桨数目与船尾线型直接有关，故在船舶初步设计时已决定了螺旋桨的数目。
在功率相同的情况下，则但螺旋桨船的推进效率高于双螺旋桨，这时因为单螺旋桨位于船尾纵中剖面上，伴流较大，而且单桨的直径较双桨大，故其效率较高。