Fluent螺旋桨敞水试验模拟简要教程
船舶与海洋工程实验技术-螺旋桨敞水试验指导书
0、前言1、敞水箱安装2、仪器安装及操作2.1 动力仪3、敞水试验数据处理图1 敞水箱图1 动力仪图2 电机图3 3KW稀土直流电动机调速装置图4 转速数字显示仪图5 WD990 微机电源图6 操作台整体视图图7 放大器背面接口图8 放大器正面图9 8HZ采集程序图标图10 敞水自航双桨图11 敞水系统设定图12 敞水数据采集图13 8HZ数据处理图14螺旋桨敞水性征曲线表目录表1 自航仪规格表型号参考如下表格。
类别量程系数电压（V）德国自航仪10kg25kg.cm推力：34.2扭矩：82.5推力：6.0扭矩：10.0德国自航仪（坏头）10kg25kg.cm推力：35扭矩：82推力：6.0扭矩：10.0自航仪5# （702所）10kg30kg.cm推力：33.75扭矩：69推力：6.0扭矩：10.0自航仪9# （702所）10kg30kg.cm推力：33.2扭矩：67.6推力：6.0扭矩：10.0自航仪（702所）25kg50kg.cm推力：40扭矩：167推力：12.0扭矩：12.0德国自航仪桨径( m)水密度零扭矩转速进速推力扭矩扣零扭矩进速系数推力系数扭矩系数效率系数D ρM0n(rpm) V（m/s）T（kg）M（kg.cm）Q=M-M0J=V/DnKt=T/ρn2D410Kq=Q/ρn2D5η=K1/K2*J/2π。
第4章螺旋桨模型的敞水试验
第四章螺旋桨模型的敞水试验螺旋桨模型单独地在均匀水流中的试验称为敞水试验，试验可以在船模试验池、循环水槽或空泡水筒中进行。
它是检验和分析螺旋桨性能较为简便的方法。
螺旋桨模型试验对于研究它的水动力性能有重要的作用，除为螺旋桨设计提供丰富的资料外，对理论的发展也提供可靠的基础。
螺旋桨模型敞水试验的目的及其作用大致是：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。
现时各类螺旋桨的设计图谱都是根据系列试验结果绘制而成的。
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，并为改善螺旋桨性能指出方向。
③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。
螺旋桨模型试验的重要性如上所述，但模型和实际螺旋桨形状相似而大小不同，应该在怎样的条件下才能将模型试验的结果应用于实际螺旋桨，这是首先需要解决的问题。
为此，我们在下面将分别研究螺旋桨的相似理论以及尺度作用的影响。
§ 4-1 敞水试验的相似条件从“流体力学”及“船舶阻力”课程中已知，在流体中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。
研究螺旋桨相似理论的方法甚多，所得到的结果基本上是一致的。
下面将用量纲分析法进行讨论，也就是用因次分析法则求出螺旋桨作用力的大致规律，然后研究所得公式中各项的物理意义。
可以设想，一定几何形状的螺旋桨在敞水中运转时产生的水动力(推力或转矩)与直径D (代表螺旋桨的大小)、转速n 、进速V A、水的密度ρ、水的运动粘性系数ν及重力加速度g 有关。
换言之，我们可用下列函数来表示推力T 和各因素之间的关系，即T = f 1(D ，n ，V A，ρ，ν，g )，为了便于用因次分析法确定此函数的性质，将上式写作：T = k DanbcA Vρdνegf(4-1)式中k 为比例常数，a 、b 、c 、d 、e 、f 均为未知指数。
使用Fluent软件的螺旋桨敞水性能计算和考察_冯学梅
[研究与设计]使用Fluent 软件的螺旋桨敞水性能计算和考察①冯学梅1 陈凤明2 蔡荣泉1(1708研究所 上海 200011 2西北工业大学 西安 710072) [关键词]螺旋桨;敞水;C FD[摘 要]船舶性能CFD 计算领域有必要尽快形成螺旋桨敞水性能C FD 计算的快速预报能力,以快速响应用户的需求,使CFD 成为螺旋桨设计的手段之一,并利用这一手段,发挥CFD 计算结果信息量大的特点,对螺旋桨进行相关的性能考察计算。
文章介绍了708研究所利用Fluent 软件在螺旋桨敞水性能计算中的计算流程,以某船所使用的侧斜反弯扭桨作为研究对象,给出了敞水性能曲线的计算结果,并与试验测量值作了比较;同时还介绍了对此桨的性能情况所进行的一些数值计算考察。
[中图分类号]U661.7 [文献标识码]A [文章编号]1001-9855(2006)01-0014-06Calculation of propeller open water performanceby CFD software FLUENTFeng X uemei Chen Feng ming Cai Rong quanKeywords :Pro peller;Open Wa ter;CFDAbstract :M odern C FD calculation o f ship perfo rmance needs to hav e the capability of quick prediction of propeller open w ater perfo rm ance in o rder to prov ide quick response to custom er enquiry ,and to makeCFD one of the mea ns of propeller desig n .Suppo rted by its fea tures o f mass info rmatio n from CFD calcu-lation results,it can be also used to calculate a nd inv estigate releva nt pro peller perfo rm ance.The paper presents the w ork done in M ARIC to run the CFD softw are FLUEN T to calculate the open w ater perfo r-ma nce o f the pro peller ,the process of calcula tion ,the results of calcula tion o n o pen wa ter perfo rmance curv e of a pro peller w ith hig h skew a nd rake tip designed fo r a newbuilding design and a co mpa rison w ith the trial m easurement.The related calculation a nd inv estiga tion on the open w ater behavio r of this pro-peller is also repo rted .1 前 言螺旋桨模型单独地在均匀水流中试验称为敞水试验。
使用Fluent软件的螺旋桨敞水性能计算分析
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螺旋桨敞水试验实验报告
螺旋桨敞水实验
一、试验过程
1、按照临界雷诺数的要求，螺旋桨模型的试验转速应当尽可能高一些。
但是还应考虑到动力仪量程的限制和水槽流速可能达到的最大进速，最后选定试验转速。
2、试验时进速A V 的变化范围应从0A V =开始至推力T 为负值止。
在此区间内选择10个速度点进行试验。
3、保持螺旋桨转速不变，使水流稳定在某一个速度，同步测量下列数据： 螺旋桨转速n （r s ）、前进速度A V （m s ）、推力0T （N ）、扭矩Q （N m ⋅）。
4、 改变水流速度和转速，重复下一组参数试验。
二、实验数据记录及处理
1．螺旋桨敞水实验相关参数： 桨模直径： D=0.1175m 桨叶数： Z=4 螺距比： P/D=0.8 模型缩尺： λ=40
实验水温： t=淡水20℃
2.敞水实验记录数据及螺旋桨敞水性征系数
3.敞水性征曲线图（J—K T、10K0、η0）。
螺旋桨敞水性能预报讲解
Rhee and Josh ，2003 ：k-w 湍流模型，对一5页桨计算，10%误差 唐登海，1997 ：B-L 代数湍流模型，对DTRC419桨计算，压力分布、 螺旋桨流场三维流动特性及尾流结果良好，边界层、某些地方的速度 分量偏差较大 张志荣，2004 ：SST k-w湍流模型，对许多螺旋桨模型取得成功， 部分工作点工况偏差较大
二、影响计算的主要因素及其选取
• 怎样划分网格
螺旋桨流场计算域
二、影响计算的主要因素及其选取
• 样划分网格
网格分类
• 非结构网格
• 结构化网格 • 分块混合网格
二、影响计算的主要因素及其选取
• 怎样划分网格
网格分类
• 非结构网格
• 结构化网格 • 分块混合网格
二、影响计算的主要因素及其选取
• 螺旋桨敞水性能计算的一般步骤
• 数值方法（Numerical Method）的选取 离散格式 求解算法 湍流模式
• 几何建模与网格划分（Model Geometry and Grid Generation） • 计算结果考察分析（Result Analysis）
一、螺旋桨敞水性能计算概述
• 流场预报需考量的因素
二、影响计算的主要因素及其选取
• 选择怎样的数值方法
湍流模式的选取
龚吕，2007 ：标准k-ε模型，对六叶斜侧反扭桨计算， 高富东，2010 ：k-ε、k-w、RSM模型，对DTMB4119桨计算，敞水 性能最大误差k-ε（7.41%）、k-w（11.21%）、RSM（5.47%）
二、影响计算的主要因素及其选取
f. 离散的代数方程求解：Gauss-Seidel迭代法
二、影响计算的主要因素及其选取
[VIP专享]史上Fluent最详细操作步骤一看就懂
![[VIP专享]史上Fluent最详细操作步骤一看就懂](https://img.taocdn.com/s3/m/b4e8f35432687e21af45b307e87101f69e31fbeb.png)
[VIP专享]史上Fluent最详细操作步骤⼀看就懂Fluent简单分析教程第1步双击运⾏Fluent，⾸先出现如下界⾯，对于⼆维模型我们可以选择2d（单精度）或2ddp（双精度）进⾏模拟，通常选择2d即可。
Mode选择缺省的Full Simulation即可。
点击“Run”。
然后进⼊如下图⽰意界⾯：第2步：与⽹格相关的操作1.读⼊⽹格⽂件car1.mesh操作如下图所⽰：打开的“Select File”对话框如图所⽰：（1）找到⽹格⽂件E:\gfiles\car1.mesh;（2）点击OK，完成输⼊⽹格⽂件的操作。
注意：FLUENT读⼊⽹格⽂件的同时，会在信息反馈窗⼝显⽰如下信息：其中包括节点数7590等，最后的Done表⽰读⼊⽹格⽂件成功。
2.⽹格检查：操作如下图所⽰：FLUENT在信息反馈窗⼝显⽰如下信息：注意：（1）⽹格检查列出了X,Y的最⼩和最⼤值；（2）⽹格检查还将报告出⽹格的其他特性，⽐如单元的最⼤体积和最⼩体积、最⼤⾯积和最⼩⾯积等；（3）⽹格检查还会报告出有关⽹格的任何错误，特别是要求确保最⼩体积不能是负值，否则FLUENT⽆法进⾏计算。
3.平滑（和交换）⽹格这⼀步是为确保⽹格质量的操作。
操作：→Smooth/Swap...打开“Smooth/Swap Grid”对话框如图所⽰：（1）点击Smooth按钮，再点击Swap，重复上述操作，直到FLUENT报告没有需要交换的⾯为⽌。
如图所⽰：（2）点击Close按钮关闭对话框。
注意：这⼀功能对于三⾓形单元来说尤为重要。
4.确定长度单位操作如下图所⽰：打开“Scale Grid”对话框如图所⽰：（1）在单位转换（Units Conversion）栏中的（Grid Was Created In）⽹格长度单位右侧下拉列表中选择m；（2）看区域的范围是否正确，如果不正确，可以在Scale Factors 的X和Y中分别输⼊值10，然后点击“Scale”或“Unscale”即可；（3）点击Scale；（4）点击Close关闭对话框。
螺旋桨敞水试验报告
螺旋桨敞水实验一、实验目的和意义螺旋桨模型的敞水实验是在循环水槽中测试螺旋桨模型单独在水流条件下进行的性能试验，是《船舶推进》课程在整个教学过程中的一个重要环节，其目的： 1、 配合自航试验分析船舶推进的各种效率成分，并预估实船推进性能 2、 分析比较各种螺旋桨设计方案的优劣，选择性能最佳的螺旋桨3、 进行螺旋桨系列试验，将其结果综合绘制成图谱，供设计螺旋桨使用。
4、 根据螺旋桨试验结果，进行螺旋桨理论的验证，分析几何参数对螺旋桨性能的影响规律。
二、模型试验要求和准备工作图2.1 螺旋桨敞水试验布置图1、桨模敞水试验的相似定理：桨模和实桨满足几何相似、运动相似、动力相似才能将模型试验数据应用在实桨上。
为避免缩尺影响过大，桨模试验的雷诺数Re 必须超过临界值，螺旋桨的雷诺数根据1957年ITTC 会议推荐采用的下列定义式Re =其中0.75C -- 0.75R （半径）处叶剖面的弦长（m ） D-- 螺旋桨的直径（m ） A V-- 螺旋桨的进速（m s ） n-- 螺旋桨的转速（round s ）υ--水的运动粘性系数（2m s ）根据1978年ITTC 会议建议，临界雷诺数为5Re 3.010=⨯临。
2、为避免自由面兴波和吸入空气对桨性能产生不利影响，在桨模进行敞水试验时，其浸没与水中的深度应满足 1.0h D ≥，其中h 为桨轴中心线距水面的距离（m ）。
3、敞水动力仪的流线罩与桨模安装位置应有足够大的距离，以避免因流线罩干扰的水流影响试验结果。
一般要求桨轴伸出在罩外的长度大于三倍桨模直径。
4、螺旋桨轴端身在前面，其轴端平面对水流的干扰将影响进入桨面的水流，因此在试验时应加装导流罩帽。
桨模后方也应装有光顺的过渡导流罩，以使将毂到桨轴的阶梯处不致产生涡流。
5、螺旋桨动力仪在试验前应作静校验，并应测量轴承摩擦损耗和桨轴在水中旋转时的摩擦损耗s Q ∆和s T ∆，以便对试验结果进行修正。
校验时，将动力仪按照试验要求装载拖车上，在装桨模的位置处安装个假毂，其外形与桨毂相同，重量与桨模相近，可用铜或铅制成，桨轴埋水深度按试验要求放置。
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CFD螺旋桨敞水试验模拟教程
（特点：适用于普通电脑，4G内存电脑计算收敛仅需5分钟，精确度高，推力误差通常小于5%，力矩误差更低。
）
1、建立螺旋桨三维模型（注意模型质量）
2、制作旋转域（用小圆柱除去螺旋桨）
剖视图
3、制作静域（不旋转域）
非旋转域剖视图4、装配，保存成STP文件。
5、打开ansys导入stp文件
6、进入mesh模块，命名好各个面，划分网格
7、Update至fluent求解器
网格优化、设置材料、设置湍流模型、设置MRF、设置边界条件、求解方法设置、收敛监测、初始化、迭代计算。
8、计算收敛，查看结果。
如果有细节之类的不懂，可以私信我，看到我会解答。
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