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船体伴流对直翼推进器水动力性能的影响

黄璐 陈奕宏 曾柯 刘竹青

黄璐, 陈奕宏, 曾柯, 等. 船体伴流对直翼推进器水动力性能的影响[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(1): 18–24 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02151
引用本文: 黄璐, 陈奕宏, 曾柯, 等. 船体伴流对直翼推进器水动力性能的影响[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(1): 18–24 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02151
HUANG L, CHEN Y H, ZENG K, et al. Influence of ship wake on hydrodynamic performance of cycloidal propeller[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(1): 18–24 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02151
Citation: HUANG L, CHEN Y H, ZENG K, et al. Influence of ship wake on hydrodynamic performance of cycloidal propeller[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(1): 18–24 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02151

船体伴流对直翼推进器水动力性能的影响

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02151
基金项目: 国家部委基金资助项目
详细信息
    作者简介:

    黄璐,女,1990年生,硕士,工程师

    陈奕宏,男,1980年生,硕士,研究员

    曾柯,男,1989年生,博士,工程师

    刘竹青,女,1982年生,硕士,高级工程师

    通信作者:

    黄璐

  • 中图分类号: U664.35

Influence of ship wake on hydrodynamic performance of cycloidal propeller

知识共享许可协议
船体伴流对直翼推进器水动力性能的影响黄璐,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要:   目的  直翼推进器是一种特种推进器,其借助从船舶底部伸出并围绕垂直轴往复式摆动的桨叶产生精准且无级可调的推力,有必要研究敞水和伴流条件下直翼推进器的水动力性能。  方法  首先,通过分析直翼推进器的工作原理,推导出叶片的多重运动规律公式;然后,基于RANS方程和$ k - \varepsilon $湍流模型,采用滑移网格技术计算直翼推进器的敞水性能;最后,与试验值进行比较,验证直翼推进器水动力性能预报方法的准确性,并在考虑船体伴流影响的情况下,研究直翼推进器的非定常水动力性能。  结果  由整桨瞬时载荷和单桨叶瞬时载荷变化规律的分析,显示叶片瞬时载荷存在明显的叶频特征,且随着进速系数的减小,桨叶主推力和转矩的波动幅值增大;船体伴流对直翼推进器主推力和转矩的影响较小,但侧向力变化显著。  结论  研究结果对于分析直翼推进器的桨叶强度以及叶型优化具有借鉴意义。
  • 图  1  桨叶摆线上的升力分布

    Figure  1.  Lift force distribution on the blade

    图  2  直翼推进器滑移网格

    Figure  2.  Sliding meshes of cycloidal propeller

    图  3  直翼推进器几何模型

    Figure  3.  Geometric model of cycloidal propeller

    图  4  直翼推进器敞水性能

    Figure  4.  Open water performance of cycloidal propeller

    图  5  不同进速系数下单叶片1的瞬时载荷变化规律(e=0.7)

    Figure  5.  Variation of instantaneous load of single blade 1 at different advance coefficients (e=0.7)

    图  6  单叶片1的压力分布变化

    Figure  6.  Variation of pressure distribution of single blade 1

    图  7  单叶片的瞬时载荷变化规律

    Figure  7.  Variation of instantaneous load of single blades

    图  8  整桨瞬时载荷变化(e=0.7)

    Figure  8.  Variation of instantaneous load of cycloidal propeller (e=0.7)

    图  9  船体和直翼推进器网格图

    Figure  9.  Meshes of ship and cycloidal propeller

    图  10  船体伴流对直翼推进器水动力性性能影响(e=0.7)

    Figure  10.  Influence of ship wake on hydrodynamic performance of cycloidal propeller (e=0.7)

    图  11  整桨和单叶片瞬时载荷变化规律分析(侧向力)

    Figure  11.  Variation of instantaneous load of cycloidal propeller and signal blade (lateral force)

    图  12  不同进速系数下船后直翼推进器尾涡结构(e=0.7,Q=5 000)

    Figure  12.  Stern vortex structure of cycloidal propeller under different advance coefficients (e=0.7,Q =5 000)

    表  1  直翼推进器计算模型几何尺寸

    Table  1.   Geometric dimensions of calculation model of cycloidal propeller

    参数数值
    推进器直径D/mm228.6
    叶片最大弦长/mm43.28
    叶片平均弦长/mm40.26
    叶片长度L/mm114.3
    叶片面积S/mm24 601.7
    叶片数/个6
    L/D0.5
    C/D0.176
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-20
  • 修回日期:  2021-02-28
  • 网络出版日期:  2022-02-24
  • 刊出日期:  2022-03-02

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