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邮轮吊舱推进器水动力性能仿真研究

聂远哲 欧阳武 李高强 张聪 周新聪

聂远哲, 欧阳武, 李高强, 等. 邮轮吊舱推进器水动力性能仿真研究[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(3): 170–177, 195 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02491
引用本文: 聂远哲, 欧阳武, 李高强, 等. 邮轮吊舱推进器水动力性能仿真研究[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(3): 170–177, 195 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02491
NIE Y Z, OUYANG W, LI G Q, et al. Simulation study on hydrodynamic performance of podded propulsor for curise ship [J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(3): 170–177, 195 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02491
Citation: NIE Y Z, OUYANG W, LI G Q, et al. Simulation study on hydrodynamic performance of podded propulsor for curise ship [J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(3): 170–177, 195 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02491

邮轮吊舱推进器水动力性能仿真研究

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02491
基金项目: 工业和信息化部高技术船舶科研项目(MC-201917-C09)
详细信息
    作者简介:

    聂远哲,男,1999年生,硕士生。研究方向:吊舱推进器水动力学。E-mail:2945277154@qq.com

    欧阳武,男,1987年生,博士,教授。研究方向:绿色高效推进技术。E-mail:ouyangw@whut.edu.cn

    通信作者:

    欧阳武

  • 中图分类号: U664.3;U661.71

Simulation study on hydrodynamic performance of podded propulsor for curise ship

知识共享许可协议
邮轮吊舱推进器水动力性能仿真研究聂远哲,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  为研究邮轮吊舱推进器组合式水力组件与其敞水性能间的相互映射关系,提出基于雷诺平均纳维−斯托克斯(RANS)方程的吊舱推进器水动力性能预报方法。  方法  以邮轮吊舱推进器缩比模型为研究对象,在深水拖曳水池中开展推进器敞水性能试验,对预报方法进行精度验证。通过仿真计算,分析吊舱推进器舱体形状、螺旋桨盘面比和桨叶数对吊舱推进器水动力性能的影响规律。  结果  结果表明:舱体形状对推进器敞水性能的影响较小;提高螺旋桨盘面比时,推进器的推力系数和敞水效率均先增后减,而转矩系数则在一定范围内随之增加;增加螺旋桨叶数时,推进器的推力系数、转矩系数和敞水效率均先增加后减小,而桨叶数对低进速系数下吊舱推进器敞水效率的影响较小。  结论  研究成果可为吊舱推进器的优化设计提供参考。
  • 图  1  吊舱推进器缩比模型的多角度视图

    Figure  1.  Multi-angle views of reduced scale model of podded propulsor

    图  2  吊舱推进器的计算域

    Figure  2.  Computational domain of podded propulsor

    图  3  不同网格数量的计算结果对比

    Figure  3.  Comparison of calculation results of different grid numbers

    图  4  计算域、推进器、螺旋桨的网格划分

    Figure  4.  Grid division of computational domain, propulsor and blade

    图  5  吊舱推进器模型及安装状态

    Figure  5.  The model of podded propulsor and assembly state

    图  6  螺旋桨敞水性能的仿真结果与试验结果对比

    Figure  6.  Comparison of open water performance between simulation results and test results of propeller

    图  7  桨叶压力云图

    Figure  7.  Pressure contours of blade

    图  8  吊舱表面压力云图

    Figure  8.  Pressure contours of pod surface

    图  9  表面速度分布云图

    Figure  9.  Contours of surface velocity

    图  10  流场速度矢量云图

    Figure  10.  Contours of flow field velocity vector

    图  11  舱体形状对推进器敞水性能的影响

    Figure  11.  Effect of pod geometry on open water performance of the propulsor

    图  12  螺旋桨盘面比对推进器敞水性能的影响

    Figure  12.  Effect of disk ratio on open water performance of the propulsor

    图  13  螺旋桨叶数对推进器敞水性能的影响

    Figure  13.  Effect of blade number on open water performance of the propulsor

    表  1  推进器的主要参数

    Table  1.   Main parameters of podded propulsor

    参数数值
    螺旋桨直径D/mm200
    螺旋桨叶片数量Z5
    盘面比0.67
    0.7R处螺距比1.15
    0.75R处弦长/mm63.2
    0.75R处叶厚/mm3.24
    旋向右旋
    吊舱舱体最大外径/mm89.42
    吊舱舱体长度/mm402.4
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    表  2  边界条件及计算参数的设置

    Table  2.   Setting of boundary conditions and calculation parameters

    边界条件及计算参数定义或数值
    远场对称平面
    静态域入口速度进口
    静态域出口压力出口
    速度幅值场函数VA
    求解器分离式求解器
    螺旋桨最高转速/( r·min−1)898
    湍流模型Realizable k-ε湍流模型
    流体运动模型多重参考系模型
    压力–速度场耦合SIMPLE算法
    入口速度场函数VA
    湍流动能一阶迎风格式
    湍流耗散率一阶迎风格式
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-13
  • 修回日期:  2021-10-27
  • 网络出版日期:  2022-06-16
  • 刊出日期:  2022-06-30

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