船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验

2、保持浆模的进速不变，而以不同的转速进 行试验。空泡水筒中常采用这种方法。
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四、测量仪器与设备
水池、敞水箱、螺旋桨动力仪等。
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因此，在实际试验时，通常只要求满足进速系 数相等，而雷诺数则仅要求超过临界值，
即当
的条件下：
尺度作用：由于桨模和实桨因雷诺数不同而引 起两者水动力性能之差异称为尺度作用(或尺 度效应)。
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进速、水的密度、水的运动粘性系数及重力加
速度有关。
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应用因次分析法可得推力系数、转矩系 数和效率函数：
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二、函数内各项的物理意义
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上海交大的浆模试验研究结果之二：
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三、尺度作用及修正方法
在实用上，尺度作用仅限于浆模和实浆均在超 临界区域时因雷诺数不同的影响。
1、机翼试验的研究结果
1）雷诺数对升力系数影响不大，可以认为模型 和实物的升力系数相等。
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结论：当螺旋桨在敞水中运转时，如浆 轴沉没较深，则其水动力性能只与进速 系数和雷诺数有关，即：
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三、浆模和实浆转速与进速之间的关系
1、浆模和实浆的尺度比： 2、由进速系数相等的条件可得：
源自文库
3、根据系列试验结果，可以系统地 分析螺旋桨各种几何要素对性能的影 响，以供设计时正确选择螺旋桨参数， 并为改善螺旋桨性能提供方向。
4、为配合自航试验而进行同一螺旋 桨模型的敞水试验，以分析推进效率 成分，比较各种设计方案的优劣，便 于选择最佳的螺旋桨。
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沉没深度和超临界
雷诺数情况下进行
试验所得的结果，
可用之于实桨。对
于几何相似的螺旋
桨的水动力性能只
与进速系数有关。
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二、敞水试验目的
测量螺旋桨的水动力性能，故在试验过程中应 使进速系数有足够大的变化范围。
三、敞水试验方法
1、保持浆模的转速不变，而以不同的进速进 行试验。拖曳水池中常采用这种方法。
§4-2 临界雷诺数及尺度效应
一、雷诺数：是以特征速度与特征尺寸的乘积 除以运动粘性系数所得的一个无因次系数。
根据1978年ITTC的规定，螺旋桨的雷诺数以 0.75R处叶切面的弦长及其合速度来表示：
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二、临界雷诺数
螺旋桨模型试验时的雷诺数无法保持与实桨相 同，若雷诺数过低，则由于桨叶切面上流动状 态与实桨不同，将使试验结果无实用价值，因 此必须确立一个模型桨试验的最低雷诺数值称为临界雷诺数。决定粘性流体流动状态的基 本参数之一为雷诺数，当雷诺数足够大时，界 层中的流动才能达到紊流状态，故临界雷诺数 乃为保证模型界层中达到紊流状态的最低雷诺 数。
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3、由雷诺数相等的条件可得：
4、综上，可得：
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5、保持浆模和实浆的进速系数和雷诺数同时 相等，则浆模发出的功率等于实浆发出的功 率，是因为：
四、模型试验的实际要求
在模型试验时，如果要保持浆模和实浆的进速 系数和雷诺数同时相等，则浆模转速和进速都 将过高而难以实现，推力过大而无法测量。
2）雷诺数对阻力系数影响较大，对扭矩的影响 较大。由于实物的雷诺数比比模型的大，则两 者之差即为实物与模型之间的尺度作用。
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2、螺旋桨的尺度作用对推力的影响较小，对扭 矩的影响较大。实浆和浆模在同一J值时，有：
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临界雷诺数：是保证模型界层中达到紊流状态 的最低雷诺数。有两种结论：
1、肯夫试验结论：
2、1978年ITTC推荐值（采用上海交大的根据试 验研究提出的意见）：
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上海交大的浆模试验研究结果之一：
3、对模型试验的尺度修正方法
1）不修正。认为尺度作用主要影响阻力，但 实浆比较粗糙，因粗糙而增加的阻力大体抵 消了尺度作用，故可不予修正。
2）只修正转矩系数。认为尺度作用主要影响 转矩系数，对推力系数的影响很小可不予修 正。可以用平板摩擦阻力系数直接修正：
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§4-1 螺旋桨的相似定律
一、推力系数、转矩系数和效率函数
研究螺旋桨相似理论的方法甚多，所得到的结
果基本上是一致的。用量纲分析法进行讨论，
也就是用因次分析法求出螺旋桨作用力的大致
规律，然后研究所得公式中各项的物理意义。
可以设想，一定几何形状的螺旋桨在敞水中运
转时产生的水动力(推力或转矩)与直径、转速、
3）1978年ITTC推荐的修正方法。实浆和浆模 在同一进速时有：
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§4-3 螺旋桨敞水试验
一、敞水试验理论依据
螺旋桨模型在足够
船舶原理
2008年11月18日
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第四章 螺旋桨模型的敞水试验
螺旋桨模型单独在均匀水流中的试验称 为敞水试验。
试验目的
1、根据系列试验结果，整理后绘制成专门图 谱，供设计使用。
2、是校核和验证理论方法必不可少的手段。
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