基于CFD法的对转螺旋浆水动力性能研究

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近年来,人们对于船舶的快速性提出了更高的要求,特别是军事方面,舰船快速性一直是专家研究的重大课题,在民用方面,由于生活节奏的加快和能源的匮乏,人们对于船舶的快速性和节能性给予了更高的期望,螺旋桨作为船舶推进的核心所在,不管是在军用还是民用方面都得到了很高的重视。  对转螺旋桨作为最为有效提高船舶快速性和推进效率的特种螺旋桨,正得到越来越多学者的重视,但是对于其实质性的研究相对较少,本文主要基于CFD数值模拟方法,研究对转螺旋桨水动力性能,具体内容为:  1、对B系列螺旋桨B4-40进行了CFD数值计算。比较了B4-40在Standardk-ε、RNG k-ε、RSM、SSTk-ω四种湍流模型下的敞水性能,考虑到计算精度和计算时效,认为SSTk-ω模型较佳。然后对B4-40螺旋桨压力特性和尾流场进行了分析研究。  2、进一步完成了B系列对转螺旋桨的CFD数值计算,对比RSM和SSTk-ω湍流模型数值计算结果,SSTk-ω模型更佳。相比单桨,由于对转桨后桨处于前桨尾流里,后桨计算误差较大,建议采用动网格技术,减小数值计算误差。  3、选择两组对转桨模型进行CFD数值计算,对比分析结果后,得到对转桨桨距比L/D和直径比Da/Df的最佳参数,同时对对转桨数值计算结果和尾流场进行对比分析,研究造成不同结果的原因。  4、选择两个最好的对转桨模型分别与B4-76.8、B4-78螺旋桨的敞水性能进行比较,发现在相同J下,对转桨效率略低于单桨,但是推力远远大于后者;在相同功率系数时,对转桨的敞水效率明显好于单桨,效率提高最大超过7.46%,表明对转桨的高效性。
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