螺旋桨尾流中螺旋梢涡声场的解析计算
船用大侧斜螺旋桨的噪声计算与分析
船用大侧斜螺旋桨的噪声计算与分析船用大侧斜螺旋桨是现代船体设计中必不可少的部分，其具有高效、节能、稳定的特点。
然而，在使用大侧斜螺旋桨的过程中往往会发出噪音，这种噪音不仅会影响船员的工作和休息，还会对海洋生态环境造成影响。
因此，如何对船用大侧斜螺旋桨的噪声进行计算和分析就成为了一个极其重要的问题。
首先，船用大侧斜螺旋桨的噪声来源主要有两个，一是由于滑行产生的水动力噪声，二是由于螺旋桨叶片运动过程中所产生的涡流噪声。
其中，涡流噪声是船用大侧斜螺旋桨噪音的主要来源。
因此，在计算和分析船用大侧斜螺旋桨噪声时，我们需要特别关注涡流噪声。
其次，船用大侧斜螺旋桨的噪声可以通过理论计算和实验测试进行测量。
理论计算可以使用CFD(Computational Fluid Dynamics)和BEM(Boundary Element Method)等软件进行，以确定螺旋桨叶片运动时涡流引起的压力脉动幅值和频率等参数，从而得出噪声指标。
而对于实验测试，则需要在船用大侧斜螺旋桨运行时采集声音信号，并采用数字信号处理技术进行分析，得出瞬时声压值和频谱等。
最后，为了降低船用大侧斜螺旋桨的噪音，我们可以采取以下措施：增加螺旋桨叶片的数量和宽度，改变叶片的几何形状，降低螺旋桨旋转的速度，采用静音材料等。
通过这些方式，我们可以有效地降低船用大侧斜螺旋桨的涡流噪声，提高船舶的舒适性和安全性。
综上所述，船用大侧斜螺旋桨的噪声计算和分析对于保障船员的安全和健康以及生态环境的保护都具有重要的意义。
只有通过科学的手段，对船用大侧斜螺旋桨的噪声进行准确的计算和分析，才能在减少噪声的同时，确保船舶的运行效率和稳定性。
为了深入研究船用大侧斜螺旋桨的噪声，我们需要进行相关数据的分析。
下面将列出一些可能与船用大侧斜螺旋桨噪声相关的数据，并进行分析。
1. 螺旋桨旋转速度：螺旋桨旋转速度越高，涡流噪声越大。
因此，降低螺旋桨旋转速度可以有效地降低涡流噪声。
螺旋桨推力计算模型根据船舶原理知通过资料
螺旋桨推力计算模型根据船舶原理知通过资料螺旋桨是船舶的主要推进器件，它的淌水特性对船舶的推力性能具有重要影响。
螺旋桨推力计算模型可以根据船舶原理和相关资料提供有效的推力计算方法。
本文将从螺旋桨的基本原理、淌水特性以及推力计算模型等方面进行详细介绍。
一、螺旋桨的基本原理螺旋桨是船舶的主要推进器件，它由一系列螺旋线形成。
当螺旋桨旋转时，水流会被螺旋桨叶片推动并产生一定的反作用力，从而推进船舶前进。
螺旋桨的推力主要来自两个方面：剪切推力和反作用推力。
剪切推力是由于螺旋桨叶片在水中剪切水流所产生的，它与螺旋桨叶片弯曲及鼓波等因素有关；反作用推力是由于螺旋桨旋转所产生的反作用力，它与螺旋桨推进转速、直径和旋转方向等因素有关。
二、螺旋桨的淌水特性1.淌水流场螺旋桨在淌水过程中，会形成一定的淌水流场。
这个流场受到螺旋桨叶片形状、转速和船舶运动速度等因素的影响，它对螺旋桨推力的大小和方向有重要影响。
2.淌水损失由于螺旋桨叶片与水之间存在一定的摩擦和阻力，螺旋桨在淌水过程中会产生一定的淌水损失。
淌水损失会降低螺旋桨的效率，因此需要通过推力计算模型来准确估计淌水损失。
3.淌水性能参数为了描述螺旋桨的推力性能，可以引入一些淌水性能参数，如推力系数、功率系数和效率等。
这些参数可以通过实验和理论模型来确定，从而有效评估螺旋桨的推力性能。
三、螺旋桨推力计算模型为了准确计算螺旋桨的推力，研究者们提出了不同的推力计算模型。
这些模型主要基于流体动力学原理和大量实验资料，可以较为准确地估计螺旋桨的淌水特性和推力性能。
推力计算模型可以通过以下几个步骤进行：1.确定船舶参数首先，需要确定船舶的一些参数，如船舶的船体形状、质量、速度和运动状态等。
这些参数将用于计算螺旋桨的推力。
2.建立淌水流场模型根据螺旋桨叶片形状和转速等参数，可以建立螺旋桨的淌水流场模型。
这个模型可以通过数值计算方法或实验测试来确定。
3.计算推力系数和淌水损失根据淌水流场模型，可以计算螺旋桨的推力系数和淌水损失。
基于LDV技术的螺旋桨尾涡测试
基于LDV技术的螺旋桨尾涡测试
李广年
【摘要】对螺旋桨尾流场LDV(Laser Doppler Velocimeter)测试数据进行了详细的分析,比较了均匀来流下螺旋桨尾流中两个横断面上的流动信息,以及同一横断面上不同半径处轴向、径向速度沿周向的分布,试验数据不仅显示了尾流场宏观流动现象,而且也清晰的显示了诸如在周向仅有8°跨越的速度突变等微观流动信息,数据分析显示试验结果与理论分析比较吻合.试验所获得的定量信息可以为尾流场复杂流动现象的揭示、螺旋桨非定常性能的预报以及螺旋桨设计提供参考.
【期刊名称】《实验流体力学》
【年(卷),期】2010(024)004
【总页数】5页(P75-79)
【关键词】流体测试;LDV;螺旋桨;尾涡;梢涡
【作者】李广年
【作者单位】浙江海洋学院船舶与建筑工程学院,浙江,舟山,316000
【正文语种】中文
【中图分类】U664.3。
螺旋桨梢涡及梢涡空泡数值模拟
螺旋桨梢涡及梢涡空泡数值模拟刘芳远;傅慧萍;李杰【摘要】以PPTC(Potsdam Propeller Test Case)桨为研究对象,探索了螺旋桨梢涡及梢涡空泡的数值模拟方法.通过梢涡区域的划分及网格加密,对螺旋桨无空化流场进行了数值模拟,成功捕获了梢涡;然后基于均质混合流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对空化流场进行了数值模拟;并将计算结果与试验数据进行了广泛的比较和分析,以校验计算网格和计算方法.研究表明:无论片空泡还是梢涡空泡的计算结果均与试验观测吻合良好;同时,所得螺旋桨推力和扭矩系数也与试验值符合良好;有效地实现了梢涡捕捉及梢涡空泡模拟.同时指出,水中含气率对推力和扭矩系数的影响大于空泡形态.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2019(023)004【总页数】9页(P388-396)【关键词】梢涡;梢涡空泡;螺旋桨;数值模拟【作者】刘芳远;傅慧萍;李杰【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240;高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240;高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240【正文语种】中文【中图分类】U661.10 引言螺旋桨空泡是一种汽化空泡，即水因降压到饱和蒸汽压力导致汽化，水汽通过界面，进入气核并使之膨胀。
螺旋桨桨叶上出现的空泡有涡空泡、泡状空泡、片空泡和云雾空泡4 种类型。
螺旋桨空泡会对螺旋桨的水动力性能和噪声性能产生重要影响。
准确的数值模拟方法可以对螺旋桨性能进行预报，并为螺旋桨的设计提供理论依据。
近廿年来，国内外对空化流提出的数值模拟方法有很多，大致可以分为势流方法和Navier-Stokes方程求解及欧拉—拉格朗日混合方法三种。
尽管作为一个水动力学热点问题已经被研究多年，但囿于目前的数值模拟准确性，仍然有众多学者在空化模型及与空化相匹配的湍流模型，以及数值计算方法等方面开展相关的研究。
飞机螺桨声场的数值模拟方法
飞机螺桨声场的数值模拟方法
周盛;黄立锡
【期刊名称】《航空动力学报》
【年(卷),期】1991(6)4
【摘要】本文给出了预测飞机螺桨在自由空间内幅射的气动声场的一种数值方法。
即时域内进行延迟时间积分的一类方法。
在该方法中使用片条假设 ,并考虑厚度声源和负荷声源项作为非紧致声源。
计算与实验结果对比表明 ,该方法和相应软件可作为一种工程手段来使用。
【总页数】4页(P313-316)
【关键词】飞机;螺旋桨;声场;数值模拟
【作者】周盛;黄立锡
【作者单位】北京航空航天大学
【正文语种】中文
【中图分类】V215.52
【相关文献】
1.螺桨飞机舱内噪声地面模拟及其主动控制 [J], 吴亚锋;李江红;戴杏珍
2.螺旋桨飞机滑流非定常数值模拟研究 [J], 麻蓉;高飞飞;颜洪;梁益华
3.双螺带螺杆桨气液混合性能数值模拟及其工业应用 [J], 张敏革;张吕鸿;姜斌;葛春;李鑫钢
4.涡桨飞机滑流影响的非定常数值模拟验证 [J], 马率; 王建涛; 邱名; 刘刚
5.涡轮螺桨飞机性能试飞换算方法研究 [J], 林海
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螺旋桨基础理论.
理想螺旋桨理论（尾流旋 转的影响）
根据动能定理可知，质量为d ，的流体在旋转运动时动能 的改变应等于旋转力dF 。在单位时间内所作的功，即
式中：ut1为桨盘处的周向诱导速度。 将式（3 一14 ）代入上式中，并经简化后可得
上式表明，螺旋桨盘面处的周向诱导速度等于盘面后任一 截面处（包括远后方）的周向诱导速度的一半。
（3 一9 ）代人式（3 一7 ）可得效率的表达式为：
由式（3 一9 ）及式（3 一10 ）可见，若己知推进器的 载荷系数σ T，便可以确定诱导速度ua（或ua1）及效率 η A．图3 一2 表示与载荷系数σ T之间的关系曲线。σ T愈 小则效率愈高．
理想推进器理论
在推力Ti和速度VA一定的条件下，要取得小的载荷系数必 须增大盘面积 A0 ，对螺旋桨来说需增大直径 D ，从而 提高效率。这一结论具有重要的现实意义。
理想推进器理论
为VA＋ua1，而压力降为p1，当水流经过盘面时，压力突 增为p '1(这一压力突变是由于推进器的作用而产生）， 而水流速度仍保持连续变化。水流离开盘面以后，速度将 继续增大而压力下降。到推进器的远后方（CC1剖面）处 ，速度将达到最大值VA＋ua．而压力回复至p0，图3 一1 ( b ）和3 一1 ( c ）分别表示流管中水流速度和压力的 分布情况。流管内水流轴向速度的增加使流管截面形成收 缩，而流管内外的压力差由其边界面的曲度来支持。由于 假定推进器在无限深广的流体中运动，故流管以外两端无 限远处的压力和水流速度可视为不变。
理想推进器理论
根据动量定理，作用在流体上的力等于单位时间内流体动 量的增量。而流体的反作用力即为推力，故推进器所产生 的推力
以上各式中，ρ 为流体的密度。 为了寻求盘面处速度增量ua1与无限远后方速度增量ua的 关系，在推进器盘面前和盘面后分别应用伯努利方程．在 盘面远前方和紧靠盘面处有下列关系式：
船舶螺旋桨的设计与计算过程.解析
某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书刘磊磊20081013202011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 C B = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：航速V （kn ） 13 14 15 16 有效马力PE （hp ） 2160 2420 3005 40452.主机参数型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.983.相关推进因子伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0船身效率 0777.111=--=wtH η4.可以达到最大航速的计算采用MAU 四叶桨图谱进行计算。
取功率储备10%，轴系效率ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力： P D = 4762.8 hp根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算：项 目 单位 数 值 假定航速V kn 1314 1516V A =(1-w)V kn 9.373 10.09410.81511.536Bp=NP D 0.5/V A 2.569.013042 69.01304 69.0130422569.01304225Bp268.96548323.7116 384.6505072451.9996707MAU 4-40δ75.6 72.10878 64.87977369 60.744 P/D 0.64 0.667321 0.685420561 0.720498 ηO 0.5583333 0.582781 0.6057068060.62606P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2863.9907 2989.395 3106.994626 3211.4377 MAU 4-55δ74.629121 68.63576 63.56589147 59.341025 P/D 0.6860064 0.713099 0.740958466 0.7702236 ηO 0.5414217 0.567138 0.590941438 0.6111996 P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2777.2419 2909.156 3031.255144 3135.1705 MAU 4-70δ73.772563 67.77185 63.0305555658.68503P/D 0.69254 0.723162 0.754280639 0.7861101 ηO 0.5210725 0.54571 0.565792779 0.5828644 P TE =P D ·ηH ·ηOhp2672.86012799.2382902.2542 2989.8239据上表的计算结果可绘制PT E 、δ、P/D 及ηO 对V 的曲线，如下图所示。
螺旋桨设计计算公式
桨叶的迎角只会影响升力的大小，不会前进。
直升机前进是靠螺旋桨的旋转面向前倾斜实现的，桨叶的迎角变化，指的只是桨叶本身绕横向的轴旋转。
就是对称的两只桨，成一条直线，以这个直线为轴旋转。
迎角增大，旋转阻力增大，如果转速不变的情况下，升力就会增大，直升机上升。
飞机螺旋桨由两个或者多个桨叶以及一个中轴组成，桨叶安装在中轴上。
飞机螺旋桨的每一个桨叶基本上是一个旋转翼。
由于他们的结构，螺旋桨叶类似机翼产生拉动或者推动飞机的力。
旋转螺旋桨叶的动力来自引擎。
引擎使得螺旋桨叶在空气中高速转动，螺旋桨把引擎的旋转动力转换成前向推力。
空气中飞机的移动产生和它的运动方向相反的阻力。
所以，飞机要飞行的话，就必须由力作用于飞机且等于阻力，而方向向前。
这个力称为推力。
典型螺旋桨叶的横截面如图3－26。
桨叶的横界面可以和机翼的横截面对比。
一种桨叶的表面是拱形的或者弯曲的，类似于飞机机翼的上表面，而其他表面类似机翼的下表面是平的。
弦线是一条划过前缘到后缘的假想线。
类似机翼，前缘是桨叶的厚的一侧，当螺旋桨旋转时前缘面对气流。
桨叶角一般用度来度量单位，是桨叶弦线和旋转平面的夹角，在沿桨叶特定长度的的特定点测量。
因为大多数螺旋桨有一个平的桨叶面，弦线通常从螺旋桨桨叶面开始划。
螺旋角和桨叶角不同，但是螺旋角很大程度上由桨叶角确定，这两个术语长交替使用。
一个角的变大或者减小也让另一个随之增加或者减小。
当为新飞机选定固定节距螺旋桨时，制造商通常会选择一个螺旋距使得能够有效的工作在预期的巡航速度。
然而，不幸运的是，每一个固定距螺旋桨必须妥协，因为他只能在给定的空速和转速组合才高效。
飞行时，飞行员是没这个能力去改变这个组合的。
当飞机在地面静止而引擎工作时，或者在起飞的开始阶段缓慢的移动时，螺旋桨效率是很低的，因为螺旋桨受阻止不能全速前进以达到它的最大效率。
这时，每一个螺旋桨叶以一定的迎角在空气中旋转，相对于旋转它所需要的功率大小来说产生的推力较少。
一种快速计算螺旋桨气动声学特性的数值方法
第24卷 第2期2006年06月空气动力学学报ACTA AERODYNAMICA SINICAVol.24,No.2Jun.,2006文章编号:0258 1825(2006)02 0187 07一种快速计算螺旋桨气动声学特性的数值方法高永卫,乔志德(西北工业大学翼型研究中心,陕西西安 710072)摘 要:在低速螺旋桨性能计算方面,涡格法是快速有效的方法。
但是在计算表面压力分布时,传统的涡格法遇到了无法克服的困难。
本文推导出在叶片表面布置分布涡强的方法,既保持了涡格法计算快的优点,又较好地计算出叶片表面压力分布。
以此为基础,本文采用FW-H方程忽略四极子效应的时域解法,使用与气动计算相同的表面网格,快速解出了螺旋桨的远场声学特性,计算结果与实验结果符合程度较好。
说明该一体化方法可以用于螺旋桨噪声机理分析和低噪声螺旋桨设计,从而为分析螺旋桨噪声机理和设计低噪声螺旋桨提供简便工具。
关键词:螺旋桨;气动声学;数值计算中图分类号:V212.4 文献标识码:A0 引 言螺旋桨发出的噪声可以分为旋转噪声(离散噪声)和宽带噪声两部分。
旋转噪声是叶片与来流周期性相互作用引起的,而宽带噪声是叶片与周围流场的随机脉动相互作用产生的。
大量研究表明,旋转噪声是螺旋桨的主要噪声,所以对螺旋桨噪声的研究工作主要是围绕确定旋转噪声而展开的。
旋转噪声又可分为:厚度噪声、负荷噪声和非线性噪声。
厚度噪声是由叶片的有限厚度引起的旋转单极子噪声。
负荷噪声是叶片升力和阻力引起的旋转偶极子噪声。
非线性噪声又称为四极子噪声,包括非线性噪声源和非线性传播效应两项,也是以叶片通过频率为基频的单音噪声,但四极子噪声只有在叶尖工作在跨音速和超音速条件下才显示出重要性。
这样,对于亚音速螺旋桨噪声来讲,厚度噪声和负荷噪声是主要的噪声,其中负荷噪声是最重要的噪声。
要计算负荷噪声必须知道叶片上力的分布情况,即需要知道叶片表面的压力分布情况。
用Euler方程或N S方程计算螺旋桨表面压力分布需要的计算机资源和计算时间都是巨大的。
潜艇艉部流场分析
华中科技大学硕士学位论文潜艇艉部流场分析姓名：周玉苗申请学位级别：硕士专业：水下工程指导教师：侯国祥20080602华中科技大学硕士学位论文摘要潜艇周围的流场，对潜艇的水动力性能产生直接影响，特别是尾流场的流动特性，其影响尤其大。
寻求能在已知艇体形状特征下有效预报流场特性的数值计算方法，为潜艇概念设计阶段得出阻力小的最佳潜艇设计方案提供评价依据，一直是潜艇水动力学领域中的一个重要的研究课题。
回转体绕流场数值计算是CFD领域一个经典的问题。
本文借助商业CFD软件CFX5.6对潜艇流场进行CAD几何建模、前处理、求解以及后处理。
采用雷诺应力湍流模型（RSM），使用CFD常用计算方法，即有限体积法，对DARPA提出的全附体艇体SUBOFF-8模型进行了CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟计算。
在此基础上，对DARPA提出的SUBOFF-8全附体潜艇模型也进行了数值计算。
文中给出了螺旋桨安置处的流场数据，其中包括速度场和压力场数据，这些数据是从计算软件中直接取出，经过整理进行分析以得出结论。
本文对于潜艇的减阻具有重要意义，为潜艇的螺旋桨安置提供重要参考，具有重要的实践价值。
关键词：潜艇附体雷诺应力模型 CFD数值模拟 SUBOFF模型华中科技大学硕士学位论文AbstractThe characteristics of the flow, especially wake flow and the flow near the appendage around a submarine have a direct effect on the hydrodynamic performance of the submarine. An effective numerical simulation method to predict the characteristics of the flow is a research problem which is very important in the ship hydrodynamics.The flow over a revolution body is a classical problem in the CFD. CFX5.6, a kind of CFD software, is adopted to build graphical models, pre-process and post-process for submarine model. The finite volume method, a kind of computational method frequently used in CFD, is adopted to simulate the three dimension viscous flow over the SUBOFF-8model which is provided by DARPA.Then, we simulate the three-dimensional viscous flow over the SUBOFF-8 submarine model with full appendages. The flow data including the speed field data and the pressure field data is placed in the paper and analyzed to obtain a conclusion.The paper is of great importance to the drag reduction of the submarine. It has great practical value in where to place the propeller.Keywords: Submarine; Appendage; Turbulence model theory; CFD Numerical Simulation; SUBOFF submarine model独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
螺旋桨计算书6.7
螺旋桨计算书6.7
摘要：
一、螺旋桨计算书概述
1.计算书目的
2.计算书适用范围
3.计算书参考标准
二、螺旋桨计算方法
1.计算公式
2.参数设定
3.计算步骤
三、螺旋桨性能分析
1.性能指标
2.性能优化
四、螺旋桨应用领域
1.飞行器类型
2.应用场景
五、螺旋桨发展趋势
1.新材料应用
2.技术创新
3.行业前景
正文：
螺旋桨计算书6.7针对螺旋桨的计算、性能分析及应用领域进行研究。
首先，对计算书的目的、适用范围和参考标准进行了概述。
接着，详细介绍了螺旋桨的计算方法，包括计算公式、参数设定和计算步骤，为工程师在实际应用中提供了理论依据。
在性能分析部分，计算书对螺旋桨的性能指标进行了详细解读，并通过优化参数，提高了螺旋桨的性能。
此外，还从应用领域出发，介绍了不同类型的飞行器以及螺旋桨在不同场景中的应用，为用户提供了实际操作中的参考。
最后，计算书对螺旋桨的发展趋势进行了探讨，包括新材料的应用、技术创新及行业发展前景。
这有助于业界了解螺旋桨技术的最新动态，并为我国螺旋桨行业的发展提供了有益的建议。
导管螺旋桨梢隙涡空泡起始判别数值分析
导管螺旋桨梢隙涡空泡起始判别数值分析1 简介空泡涡轮机是以它的两个独特的尾轮梢（涡轮梢和涡轮桨梢）为主要特征，并以此作为入口设计室的一种空间布置方式。
这种布置方式，让空间布置得更加方便而有效，因此空泡涡轮机是相对独特的一种形式。
本文旨在对空泡涡轮机梢隙涡空泡起始判别数值分析做出讨论。
2 背景空间布置是人们在空间研究中最重要也是最早期的，它们所设定的空间布置概念，在古今中外都收到了普遍的认可。
空泡涡轮机的尾隙涡梢，作为一种源器空间布置方式，在导管布置中被广泛采用，可以将室内空间分为有效控制空间和受控空间，降低混乱程度，提高空间利用率。
然而，梢隙涡空泡起始判别数值分析（RSN）这样一个挑战性的问题，仍有待进一步深入研究。
3 方法RSN是空泡涡轮机梢隙涡空泡起始判别数值分析的缩写，它分析了涡轮梢空泡和桨梢空泡的出现和发展过程，从而获得梢隙涡空泡起始判刭的参数。
RSN数值分析技术，也被不断开发突破，更多的方法，用于建筑空间设计、机械制造设计等领域，以更加准确的参数，使得空间布局更加合理、美观，而无需对原有的梢涡空泡路径进行复杂的修改与更改。
4 实验设计本研究设计了一个基于试验设计的数值分析方法，目的在于确定空泡涡轮机梢隙涡空泡起始判别数值分析的参数。
该数值分析方法由COVIS数值计算机模拟系统执行，主要分为三个步骤。
首先，通过计算机模拟，分析尾梢空间中空泡的发展规律。
其次，建立梢隙涡空泡的起始判刭数据，得出梢隙涡空泡的起始数据，最终，采用拟合分析，得出涡轮梢和涡轮桨梢空泡参数，有效控制空间布局和提升空间空间利用率。
5 结论本文基于对空泡涡轮机梢隙涡空泡起始判别数值分析的研究，利用COVIS数值模拟计算机模拟系统，搭建了试验设计的数值分析方法，从而在空间布局和空间利用率方面取得了较好的效果。
藉由采用拟合分析，研究得出用于涡轮梢和涡轮桨梢空泡参数控制的参数，可以有效控制空间布局，使得空间利用率更进一步提高。
一种基于涡核探测的螺旋桨尾流修正相平均算法[发明专利]
![一种基于涡核探测的螺旋桨尾流修正相平均算法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/98a7b04db94ae45c3b3567ec102de2bd9605de83.png)
专利名称：一种基于涡核探测的螺旋桨尾流修正相平均算法专利类型：发明专利
发明人：王恋舟,郭建威,刘欣宇,王蕉
申请号：CN202210079360.X
申请日：20220124
公开号：CN114444202A
公开日：
20220506
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种基于涡核探测的螺旋桨尾流修正相平均算法，属于船舶螺旋桨水动力学技术领域。
该方法包括：读取螺旋桨尾流场快照，确定工作区域；利用涡量等值线对所述工作区域内的螺旋桨梢涡进行识别；搜索涡量等值线与螺旋桨尾流场网格的交点；根据涡量等值线与螺旋桨尾流场网格的交点，确定螺旋桨梢涡涡核的坐标；根据螺旋桨梢涡涡核的坐标，利用双线性插值方法，将识别的螺旋桨梢涡插值到新的螺旋桨尾流场网格上，得到新的螺旋桨梢涡；将所述新的螺旋桨梢涡按顺序移至背景网格的固定位置，进行修正相平均计算。
本发明可以有效避免由于梢涡不稳定性运动导致的传统相平均方法对湍流耗散率的过高估计。
申请人：西南交通大学
地址：610031 四川省成都市二环路北一段
国籍：CN
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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
螺旋桨势流理论计算方法的比较
螺旋桨势流理论计算方法的比较一、螺旋桨的升力线理论最早的螺旋桨升力线理论是Lerbs 在1952年提出的，虽然它有无法考虑侧斜和纵倾的局限，但作为这样一个具有经典性的理论，我们从中可以了解很多螺旋桨理论中的基本而重要的特性。
反之，对于可以考虑任意形状的升力线理论（如侧斜、纵倾等），一旦学习了升力线理论后，必然非常容易理解。
1、螺旋桨升力线模型把螺旋桨桨叶看作有限翼展的机翼，并以一根径向的升力线（即一条附着涡线）来代替螺旋桨桨叶，升力线的环量随半径方向是变化的，故自升力线上每一点有自由涡线下泄。
在叶梢处，因叶面和叶背压力趋于相等，故不存在升力（亦即环量为零）。
至于叶根部分，因与桨毂连在一起，处理上比较复杂。
有人认为：桨毂虽能阻挡同一叶片压力面和吸力面之间的压力中和，但由于根部处叶与叶之间很靠近，一叶之压力面将与相邻叶片之吸力面发生压力的中和，因此该处的环量也为零；但也有人认为在根部环量并不一定为零，因而在处理上有些不同。
由于螺旋桨运转时一边前进，一边旋转，故在升力线处下泄的自由涡线呈螺旋线状，无数螺旋线状自由涡线组成螺旋面涡片。
每个叶片后面有一个螺旋状涡片，Z 个叶子就有Z 个螺旋涡片。
又因为螺旋桨叶片是对称的，故螺旋桨后面的螺旋涡片也是对称的。
事实上，螺旋桨后面的自由涡片是不稳定的，在离螺旋桨稍远处即卷成二个漩涡带，一个在叶梢附近，一个在叶根附近，分别称为梢涡和根涡，各叶的根涡汇集成一个总的轴向漩涡带，而梢涡则成螺旋状涡管，梢涡数目与叶数相同。
在理论研究时，为方便起见，假定螺旋桨涡片并不卷起，一直延伸到无穷远。
2、桨叶上的力和转矩以升力线涡线系代替螺旋桨，认为此涡系所诱导的速度场与螺旋桨运动所诱导的速度场相同，如果能够计算出自由涡系在桨叶上（即升力线上）的诱导速度，那么，考虑了此诱导速度之后，可将桨叶上每一个叶元体当作二因次机翼来处理，应用茹可夫斯基升力公式可以求出作用在桨叶上的力和力矩。
设螺旋桨的进速为A V ，角速度为ω，如在半径r 处截取dr 微段，则此dr 微段的轴向速度为A V ，周向速度为r ω，相对于静水的合速度为0V =0V 与周向速度的夹角β称为进角，可由下式表示：tan A V r βω=。
船舶螺旋桨后尾流速度场理论计算
船舶螺旋桨后尾流速度场理论计算
黄胜;蒋少剑
【期刊名称】《哈尔滨船舶工程学院学报》
【年(卷),期】1989(010)003
【摘要】研究船舶螺旋桨后尾流速度场对于利用桨后节能装置回收螺旋桨后尾流
中的旋转动能及研究桨、舵、附体之间的干扰有重要意义.本文采用准非线性螺旋
桨升力线理论方法计算了螺旋桨后尾流场的轴向、切向和径向诱导速度,给出了内、外场诱导速度的计算公式及一个MAU系列四叶桨后诱导速度的计算结果,所得结
果与日本用激光测速仪测得的结果相吻合.
【总页数】8页(P278-285)
【作者】黄胜;蒋少剑
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】U664.33
【相关文献】
1.高炉渣成纤喷吹射流速度场与温度场数值模拟 [J], 张建松;张玉柱;张遵乾;
2.计入尾涡衰减影响的船舶螺旋桨扰动场数值分析 [J], 覃新川;黄胜;常欣
3.船舶后尾轴承支承刚度对轴系回旋振动影响 [J], 李小军;朱汉华;秦源;许浩然
4.船舶螺旋桨作用下直立式码头的护底流速计算 [J], 高超;陈旭达
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螺旋桨梢涡及梢涡空泡数值模拟
螺旋桨梢涡及梢涡空泡数值模拟刘芳远1,2,傅慧萍1,2,李杰1(1.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240)摘要:以PPTC (Potsdam Propeller Test Case )桨为研究对象,探索了螺旋桨梢涡及梢涡空泡的数值模拟方法。
通过梢涡区域的划分及网格加密,对螺旋桨无空化流场进行了数值模拟,成功捕获了梢涡;然后基于均质混合流模型和Zwart-Gerber-Belamri 空化模型对空化流场进行了数值模拟;并将计算结果与试验数据进行了广泛的比较和分析,以校验计算网格和计算方法。
研究表明:无论片空泡还是梢涡空泡的计算结果均与试验观测吻合良好;同时,所得螺旋桨推力和扭矩系数也与试验值符合良好;有效地实现了梢涡捕捉及梢涡空泡模拟。
同时指出,水中含气率对推力和扭矩系数的影响大于空泡形态。
关键词:梢涡;梢涡空泡;螺旋桨;数值模拟中图分类号:U661.1文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1007-7294.2019.04.002Numerical simulation of propeller tip vortex and TVCLIU Fang-yuan 1,2,FU Hui-ping 1,2,LI Jie 1(1.School of Naval Architecture,Ocean and Civil Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;2.Collaborative Innovation Center for Advanced Ship and Deep-Sea Exploration,Shanghai 200240,China)Abstract :Numerical simulation method of propeller tip vortex and tip vortex cavitation (TVC)was researched by calculating the propeller model of Potsdam Propeller Test Case (PPTC).Through the partition of tip vor ⁃tex field and the refinement of the field gridding,non-cavitating flow around PPTC was simulated and tip vortex was successfully captured.Then the cavitating flows were calculated based on the homogeneous mix ⁃ture flow model and the Zwart-Gerber-Belamri cavitation prehensive analysis of computational results and comparisons with EFD data were done to validate the computational mesh and method.The good agreement between the calculated and observed cavitation was found for both tip vortex cavity and sheet cavity.The calculated thrust and torque coefficients agree with the EFD data as well.The tip vortex and tip vortex cavitation were both numerically captured.And it is shown that the nucleation site volume fraction has more effect on the thrust and torque coefficients than the cavity patterns.Key words:tip vortex;tip vortex cavitation;propeller;numerical simulation0引言螺旋桨空泡是一种汽化空泡,即水因降压到饱和蒸汽压力导致汽化,水汽通过界面,进入气核并使之膨胀。
船舶螺旋桨尾流场的数值分析
船 舶 螺 旋 桨 尾 流 场 的数 值 分 析
苏玉 民 池火 ， 田光 尚 ， 甲斐 寿
（ ． 尔 滨 工 程 大 学 船 舶 工 程 学 院 ，黑 龙 江 １哈
系， 日本 横滨 ２ ０—８ ０ ） ４ ５ １
哈 尔滨 １００ ； ． 滨 国立 大 学 工 学 部 船 舶 与 海 洋 工 程 ５０ １ ２ 横
Ｓ Ｙｕ． ｎ ，Ｉ Ｕ ｍｉ ＫＥＨＡＴＡ ｔｕ ｉａ ＫＡＩ Ｈｉａ ｈ Ｍｉｓ ｈ ｓ ２ ｓｓ ｉ
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第 ２ 卷第 ３ ０ 期
２０ ０ ２年 ８月
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Ａｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ｔ ｉ ｐ ｖ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ｗａ ｋ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ
现有文献 表明， 螺旋梢涡研究 已有相 当长的时
间， 其 主要方 法有 ： 基 于雷 诺平 均 Ｎ ． Ｓ方程 的有 限体
１ 相对 螺旋 坐 标 系 下流 体 的控 制 方 程
Ｃ Ａ Ｏ， ｌ ｉ ｎ — ｌ ｉ ｎ，Ｙ Ｕ Ｃ ｈ ｕ ｎ — ｈ ｕ ａ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ２ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｉ ｆ ｌ ａ ｍｅ ｎ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｈ ｅ ｌ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｙ ｍｍｅ ｔ ｒ ｙ ． Ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ｐ ａ ｐｅ ｒ， ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｕ ｎｄ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｉ ｓ ｄｅ ｉｖ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ
ｃ ｈａ ｒａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｐｕ ｌ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｒ ｅ ｌｅ ｆ ｃ ｔ ｅ ｄ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ； ｔ ｉ ｐ ｖ ｏ ｔ ｒ ｅ ｘ ； ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ； ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ
摘
要： 通 过将 螺旋 桨尾 流 中的 螺旋 梢 涡 近视 地 看 成 具 有螺 旋 对称 性 的 圆柱 螺 旋 涡 丝 ， 本 文
推导出了毂涡和五根螺旋梢涡辐射声场的解析解 ， 以及在给定参数 下的数值仿真结果。计算
表 明速 度场 和压 力场 都是 时间的基 频 和倍基 频 函数 ， 压 力脉动 的特性 得 到体现 。
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ４ ８ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ １ １
螺旋桨 尾流中螺旋梢涡 声场 的解析计算
曹金林 ， 余春华
（ 武汉工业学 院 机械工程学院 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ２ ３ ）
ｂ ｙ ｈ ｕ ｂ ｖ ｏ ｔ ｒ ｅ ｘ ａ ｎ ｄ ｉ ｆ ｖ ｅ—ｔ ｉ ｐ ｖ ｏ ￣ ｅ ｘ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｕ ｍｅ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｓ． ｒ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｍｅ’ Ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
梢涡 简化 为具有 螺 旋 对 称性 的匀 动 螺 旋 涡丝 ， 将 毂 涡简 化为螺 旋 直 涡 管 （ Ｈ ａ ｔ ． ｔ ｙ ｐ ｅ涡 ） ， 给 出 了螺 旋 桨尾 流梢 涡辐 射声 场 ， 即速度 场 和压力场 的解 析解 ，
以及速度场数值仿真结果 。压力场的数值仿真将在
下篇 显现 。
在高速旋转的螺旋 桨尾 流场 中， 常出现螺旋形 状 的梢 涡 。梢涡 的 出现常 常 引起尾 流场 的压力 脉动
和 桨 叶的剧 烈振 动 ， 同 时也影 响螺 旋桨 的推进效 率 。 因此 ， 为 了提 高 潜 艇 的 隐 身 性 ， 改 进 螺 旋 桨 推 进 效 率， 延长 桨 叶 的使 用 寿命 ， 尾 流 中的这种 螺 旋梢 涡声 场研 究 就显 得十 分重 要 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｐ ｖ ｏ ｔ ｒ ｅ ｘ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ｗ ａ ｋ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｉ ｓ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ｘ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｒ ｅ ｇ ａ ｒ ｄ ｅ ｄ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ｈ ｅ ｌ ｉ ｃ ｌ ａ ｖ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ
第３ ２卷第 ２期
２ ０ １ ３年 ６月
武
汉
工
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
业
学
院
学
报
Ｖ０ １ ． ３ ２ Ｎｏ ． ２
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ｌ ３
文章 编号 ： １ ０ ０ ９ － ４ ８ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ０ ４ １ － ０ ４