网教敞水课件

V Am V AS = nm Dm n s Ds V Am nm 1 = ⋅ V AS ns λ
敞水试验知识
由雷诺数相等的条件可得
2 n m Dm
νm
=
n s Ds2
νs
设
νm =νs
2 nm Dm = n s Ds2
nm Ds2 2 = 2 =λ n s Dm
敞水试验知识
要保持桨模和实桨进速系数和雷诺 数同时相等，必须满足 nm = λ2 ns VAm nm 1 = =λ VAs ns λ 桨模的推力系数等于实桨的推力 系数。
2 4 2
n2D 2 , ) gD
2
KT = KQ
T
ρn 2 D 4
V nD = f1 ( A , nD ν
n2D2 , ) gD n2D 2 , ) gD
V Q nD = = f2 ( A , nD ν ρn 2 D 5
2
2
K V J nD = f3 ( A , η0 = T K Q 2π nD ν
敞水试验知识
根据敞水试验相似定理的讨 论，螺旋桨模型敞水试验必须满足 以下条件： 1)几何相似； 2)螺旋桨模型有足够的浸深(傅汝德数 可不考虑)；
为了消除自由表面对螺旋桨水动力 性影响，桨模的浸深一般应满足
敞水试验知识
螺旋桨模型敞水试验必须满 足以下条件： 1)几何相似； 2)螺旋桨模型有足够的浸深(傅汝 德数可不考虑)； 为了消除自由表面对螺旋 桨水动力性影响，桨模的浸深 一般应满足
Kt 10Kq eta
螺旋桨敞水性征曲线
参考书： 《船舶原理》，盛振邦 刘应中主编 《船舶性能实验技术》，俞湘三 陈泽梁 等编
实验报告
1.试验目的 2.试验相似准则和本次试验内容 3.主要仪器设备 4.试验程序 5.试验原始数据 6.计算公式 7.计算进速系数、推力系数、扭矩 系数、敞水效率和螺旋桨性征曲 线 8.关于螺旋桨敞水试验。
T ρ ⋅ n2 D4 Q K Q= ρ ⋅ n2 D5 KT =
J p KT η0 = ⋅ 2π K Q V Jp = a n⋅D
敞水试验知识
2.敞水试验意义
① 进行系列试验，将所得结果分析整理后绘制成 专门图谱，供设计使用。 ② 根据系列试验的结果，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 选择各种参数用，并为改善螺旋桨性能指出方 向。 ③ 它是校核和验证理论方法必不可少的手段。 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。
敞水试验知识
Tm = KT ρ n D = KT ρ n λ D
2 Hale Waihona Puke 4 m 2 s 4 4 s1
λ
4
= Ts
桨模发出的推力等于实桨发出的推力。
在模型试验时,如果要求满足进 数系数和雷诺数同时相等的条件,则 桨模的转速和进速都将过高,难以实 现;推力过大而无法测量.因此,在进 行螺旋桨模型的敞水试验时,通常只 满足进速系数相等,对于雷诺数则仅 要求超过临界数值。
船舶工程专业
螺旋桨敞水试验
倪少玲
大连理工大学 船模试验水池
螺旋桨敞水试验 敞水试验知识 敞水试验设备 敞水试验 试验结果数据表达
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敞水试验知识
1.试验目的： 螺旋桨模型单独在均匀水流中的试验 称为敞水试验。 敞水试验目的是测定单独螺旋桨工作 时的特性，通常包括桨的推力系数、扭矩 系数和敞水效率。 推力系数 扭矩系数 敞水效率 进速系数
敞水试验设备
直流电机 螺旋桨桨模
流线型水密罩， 内有动力仪
敞水动力仪（H29-1）
螺旋桨敞水试验
1.敞水试验准备 桨模制作:敞水桨模直径为0.20.3ｍ，通常用巴氏合金、铜合 金、不锈钢或铝等金属。桨模 精度在0.05ｍｍ；
敞水试验准备
将敞水动力仪固定在水池拖车 上，预先应进行校验和标定； 将桨模安装在敞水动力仪上， 叶背向前,浸没深度大于桨径。
VA nD nD 2
n2D 2 , ) gD
为进速系数J，运动相似基本条件 为雷诺数Re ，粘性相似条件 相当傅汝德数，重力相似条件，当桨轴的沉 没深度hs>0.625D,兴波影响忽略，傅汝德数 可不考虑.
ν
n2D2 gD
敞水试验知识
综述：螺旋桨在敞水中运转 时，如桨轴沉没较深，则其水动力 性能只与进速系数J和雷诺数Re 有 关。 由进速系数相等的条件可得
试验结果数据表达
根据原始记录数据可列表计算 螺旋桨的推力系数和扭矩系数，对 测量点不计算敞水效率。用光顺后 的推力系数和扭矩系数计算螺旋桨 的敞水效率。
试验结果数据表达
对于几何形状一定的螺旋桨 而言,推力系数KT,转矩系数KQ 及 敞 水 效 率 η0 仅 与 进 速 系 数 J 有 关。
试验结果数据表达
敞水试验知识
3.螺旋桨模型试验的相似条件和要求
从理论上讲，螺旋桨模型试验必 须满足全相似条件，才能使螺旋桨 模型的推力系数、扭矩系数和敞水 效率与实桨的相等。实际上，模型 试验时无法满足全相似条件。
敞水试验知识
在流体运动的模型与实物要 达到力学上的全相似,必须满足 几何相似、运动相似及动力相 似。
试验结果数据表达
1.试验结果以下列无因次系数表达 进速系数 推力系数 扭矩系数 敞水效率
Jp = Va n⋅D
T ρ ⋅ n2 D4 Q K Q= ρ ⋅ n2 D5 KT =
η0 =
J p KT ⋅ 2π K Q
试验结果数据表达
J为螺旋桨的进速系数;KT为螺旋 桨 的 推 力 系 数 ;KQ 为 螺 旋 桨 扭 矩 系 数;η0为螺旋桨的敞水效率;T为螺旋 桨发出净推力(N);Q为螺旋桨吸收的 净扭矩(N.m);va 为螺旋桨的前进速度 (m/s);n为螺旋桨的转速(r/s);D为螺旋 桨直径(m);ρ为池水密度(kg/m3)
敞水试验知识
几何相似
Ds λ= Dm
可以设想，一定几何的螺旋桨在敞 水中运转时产生的水动力（推力和转 矩）与直径D、转速n、进速VA 、水的密 度ρ、水的运动粘性系数ν及重力加速 度g有关。用下列函数表示推力与各因素 关系：
敞水试验知识
T = f 1 ( D , n , V A , ρ ,ν , g ) V nD T = ρn D ⋅ f1 ( A , nD ν
螺旋桨敞水试验
当拖车速度稳定时，记录拖车速 度Vａ，桨转速ｎ，推力Tｔ，扭 矩Qｔ，完成一进速的试验。 系列变化拖车速度，完成全部试 验内容，注意各次之间应有足够 的等水时间。
螺旋桨敞水试验
2.敞水试验程序
零航速敞水试验，按预定转速 开动敞水动力仪，测Tｔ,Qｔ 按预定转速开动敞水动力仪， 同时开动拖车，使螺旋桨进速 系数达到预定值。
2.螺旋桨敞水性征曲线 推力系数KT,转矩系数KQ及敞水 效率η0对进速系数J的曲线称为螺旋 桨的性征曲线。我们讨论的是孤立 螺旋桨的性能，所以称为螺旋桨敞 水性征曲线。它表示了螺旋桨在任 意工作情况下的全面性能。
试验结果数据表达
MAU5-50敞水曲线 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.2 0.4 J 0.6 0.8 1
螺旋桨敞水试验
用尺寸、重量相近的假毂代替桨 模，重复上述试验，测得敞水动 力仪自身的推力Tｓ，扭矩Qｓ，用 以进行修正。 扭矩修正值。测得Qｓ是尾轴摩擦 损失，与转速有关。螺旋桨吸收 的净扭矩 Q=Qｔ- Qｓ
螺旋桨敞水试验
推力修正值。桨轴和桨毂横剖面 上受到水的阻力，抵消了一部分 桨叶发出的推力，其大小与桨前 进速度有关。T=Tｔ+Tｓ。
敞水试验知识
hs>=(0.625-1.0)Dm hs为桨轴中心线距水表面的距离(ｍ)， Dｍ为桨模直径。 3)试验时雷诺数应大于临界雷诺数； Re=3.0*105 4)进速系数相等
敞水试验知识 4.教学试验内容
做螺旋桨的敞水试验.测进 速、桨转速、桨推力和桨扭矩。
敞水试验设备
敞水动力仪（H29-1） 是敞水试验的专用设备。它包 括自航动力仪、光栅编码器(测 速发电机)、驱动电机及传动机 构。 敞水动仪功能是测量安装在轴 上的桨模的转速、推力和扭矩。