四槳兩舵大型船舶螺旋槳的面元法設(shè)計研究.pdf

1、螺旋槳的理論設(shè)計方法的成熟為精確設(shè)計出滿足設(shè)計要求的螺旋槳提供了可能,但是從升力線到流行的升力面設(shè)計理論設(shè)計螺旋槳都無法回避這樣一個問題。即理論研究對于物體實際表面的假設(shè)與提高設(shè)計精確度之間的矛盾。想要用升力線或升力面對螺旋槳表面形狀進行設(shè)計必須對物面條件進行簡化,同時對于設(shè)計精確性的要求又需要設(shè)計的槳與實際形狀更加接近。采用面元法設(shè)計螺旋槳可以更精確地設(shè)計螺旋槳的幾何形形狀,從而更好的滿足高性能船舶對于螺旋槳具體性能的要求。
　

2、　 本文采用升力線理論求解滿足設(shè)計要求的初始螺旋槳理論設(shè)計參數(shù),與傳統(tǒng)的升力線理論相比,增加了槳轂、黏性的影響。與采用復(fù)雜的數(shù)值計算的Cony方法比較表明兩者幾乎具有相等的精度,并且在高進速下環(huán)量更加均勻。
　　 將面元法應(yīng)用到三維翼型剖面設(shè)計的數(shù)值方法進行了詳細的研究并舉例計算,并對具體過程作了數(shù)值上的改進和創(chuàng)新。并提出了一種根據(jù)良好的壓力分布形式母翼型精確設(shè)計滿足給定升力系數(shù)和最大厚度限制的面元法設(shè)計方法。
　　

3、引入智能優(yōu)化領(lǐng)域中的粒子群算法(PSO)結(jié)合面元法對設(shè)計的翼型剖面進行了優(yōu)化。并對優(yōu)化的結(jié)果作了CFD驗證,結(jié)果表明采用面元法設(shè)計的翼型具有相當高的準確性,同時采用PSO方法對于翼型的優(yōu)化也是合理和有效的。
　　 提出了一種能夠使最終的設(shè)計槳環(huán)量滿足設(shè)計環(huán)量分布的方法。成功的完成了既定的設(shè)計目標并在理論計算中得到了效率更高、空泡性能更優(yōu)的設(shè)計螺旋槳。并針對四槳兩舵螺旋槳推進系統(tǒng)的特殊性,把前槳的影響計入到后槳的伴流當中重新設(shè)計了

4、后槳。理論計算表明設(shè)計的槳比原型槳具有更好的水動力性能。
　　 本文用經(jīng)典的升力線理論作為螺旋槳初步設(shè)計獲取基本的設(shè)計參數(shù),將面元法精確設(shè)計三維翼型剖面應(yīng)用到螺旋槳翼型剖面的設(shè)計中,使得翼型剖面具有更均勻的壓力分布,對結(jié)構(gòu)強度的提高和空泡性能的改善起到積極的作用,設(shè)計翼型剖面的同時還引入了粒子群優(yōu)化算法(PSO)來優(yōu)化三維翼型翼型剖面,使得設(shè)計的螺旋槳剖面不僅具有良好的壓力分布還具有更高的升阻比。從每個剖面的性能優(yōu)化的角度出發(fā),