考虑变形的螺旋桨水动力及变形特性研究
螺旋桨的水动力性能-PPT课件
nP1 nP2
dL
LT dD dDT
螺旋桨不遭受旋转阻力时 dL旋A 转一周所前进的距离称为
无转矩进程或无转距螺距， 并以P2表示。
对于一定ωr的螺旋桨而言，显 然dDAP2＞P1＞P。
(b)
dDT
dDA dD
dLT dL
ωr
(c)
船舶在航行时，螺旋桨必须产生向前的推力以克服船之阻力， 才能使船以一定的速度前进，故螺旋桨在实际操作时，其每转一 周前进的距离hp小于实效螺距P1。
α′K θ
2πr
滑 脱
P hp
2、滑脱：螺距P和进程hp之差(P-hp)称为滑脱。 3、滑脱比S：滑脱(P-hP)与螺距P的比值。
s P hP 1 hP 1 VA
P
P Pn
α′K θ
2πr
滑 脱
P hp
4、进速系数J：进程hP与螺旋桨直径D的比值。
J hP VA P (1 s) D nD D
但在这种情况下，叶元体仍遭受旋转阻力（所讨论的叶元体 应该是表征螺旋桨性能的叶元体，因为在各不同半径处叶元体的 来流攻角是不一样的）。
nP1
螺旋桨在不发生推 dL
力时旋转一周所前进的 距离称为无推力进程或 实效dD螺距，并ω以r P1来表 示。
(a)
dL
dLA
dLT
dD dDT
ωr dDA
(b)
4、若VA(也即J值)再增至某一数值时，螺旋桨不遭受旋转阻 力，其实质乃是升力dL及阻力dD在周向的分力大小相等方向相反， 故旋转阻力等于零。但在此种情况下螺旋桨产生负推力。
在螺距P一定的情况下，
若不考虑诱导速度，则滑脱
比S的大小即标志着攻角αK的
滑 脱
波浪中的螺旋桨水动力性能数值分析
波浪中的螺旋桨水动力性能数值分析
张耕;姚建喜
【期刊名称】《上海交通大学学报》
【年(卷),期】2024(58)2
【摘要】传统的螺旋桨水动力性能研究主要针对静水条件,但船后工作的螺旋桨经常会受到波浪的影响.从文献情况来看,目前与波浪中螺旋桨水动力性能相关的研究
工作相对较少.有鉴于此,采用基于OpenFOAM的雷诺平均NS(RANS)求解器,计算、分析波浪对螺旋桨推力及转矩的影响.研究结果表明:在波浪的作用下,螺旋桨推力及转矩的时间历程曲线发生振荡,且随着浸深与进速系数减小,水面扰动变大,时历曲线的振荡幅度增大;与静水条件相比,在浸深与进速系数相同的情况下,波浪中螺旋桨推力及转矩的平均值减小;计算结果与现有的试验数据吻合良好.
【总页数】13页(P175-187)
【作者】张耕;姚建喜
【作者单位】武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室;武汉理工大学船海
与能源动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U664.33
【相关文献】
1.斜流中螺旋桨非定常水动力性能的数值分析
2.波浪状态下的螺旋桨水动力性能实验研究
3.螺旋桨毂帽鳍水动力性能数值分析
4.升力分配系数对螺旋桨正倒车水动力性能影响的数值分析
5.船舶螺旋桨水动力性能数值分析
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不同纵倾角螺旋桨三维建模及水动力性能分析
不同纵倾角螺旋桨三维建模及水动力性能分析裴海鹏;刘荣【摘要】螺旋桨是一种效率较高、结构简单的水下推进器,广泛应用于水下机器人的推进机构.为了优化螺旋桨的水动力性能,对螺旋桨纵倾角进行了研究.依据螺旋桨基本参数、各切面形状尺寸及坐标转换公式,计算出螺旋桨叶面型值点的空间坐标,并创建螺旋桨三维模型,对其建立流体计算域,再通过计算流体力学仿真C FD对螺旋桨的推力系数、转矩系数和敞水效率进行数值模拟.获得螺旋桨表面的压力分布情况,通过分析比较得出,螺旋桨纵倾角的改变对其敞水性能的影响较小,在主要参数中不占主导地位.【期刊名称】《杭州电子科技大学学报》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】6页(P78-83)【关键词】螺旋桨纵倾角;三维建模;数值模拟;水动力性能【作者】裴海鹏;刘荣【作者单位】杭州电子科技大学机械工程学院,浙江杭州310018;杭州电子科技大学机械工程学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】U664.330 引言水下机器人是水下探索必不可少的设备，其动力核心是螺旋桨推进机构。
深入研究螺旋桨各参数的改变对其水动力性能的影响，对提高推进机构的敞水性能至关重要。
螺旋桨主要参数有螺距比、叶切面拱度、纵倾角等，有学者研究螺旋桨螺距变化对其水动力性能的影响，其研究表明增大螺旋桨的螺距比会使其推力、转矩和效率增大[1]；也有研究人员发现了轴所在的深度不同，螺旋桨的水动力性能也会有所差异[2]；还有学者在研究叶切面拱度后，得出了减小叶切面拱度会导致其转矩、推力变小，不过能够提高其抗空泡性能与敞水效率。
提高螺旋桨的性能仍是一个不断追求的过程，需要从各个方面进行深入研究。
查阅国内外大量文献并调研螺旋桨相关市场发现，目前对螺旋桨纵倾角研究少，但该参数不管是对其水动力性能还是对遥控无人潜水器(Remote Operated Vehicle，ROV)稳定运行都有一定的影响，对其研究分析是有必要的。
风浪中螺旋桨水动力变化的实用计算方法
风浪中螺旋桨水动力变化的实用计算方法
梁前超;万林;张永胜
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2006(028)004
【摘要】风浪中螺旋桨水动力变化规律是研究舰船在风浪中速航性能的重要方面.本文参照有关文献,提出了一种计算风浪中螺旋桨推力、转矩损失的实用定量计算方法,既可用于较精确地估算舰船在风浪中的增阻和失速,还可供提高舰船在风浪中速航性的研究和螺旋桨设计参考.
【总页数】4页(P32-35)
【作者】梁前超;万林;张永胜
【作者单位】海军工程大学,动力系,湖北,武汉,430033;海军大连舰艇学院,博士生队,辽宁,大连,116018;海军大连舰艇学院,科研部,辽宁,大连,116018
【正文语种】中文
【中图分类】U661.31+3
【相关文献】
1.斜流中艇后螺旋桨水动力数值计算方法 [J], 张文照;肖昌润
2.导管螺旋桨水动力与结构强度计算方法研究 [J], 朱俊飞;周瑞平;林雨;胡义
3.侧斜变化对螺旋桨水动力及变形振动特性的影响 [J], 张瑞;王先洲;张志国;江伟健;陶铸
4.水动力时空变化对近岸风浪演化的影响——以渤海湾西南岸为例 [J], 夏波;张庆
河;杨华
5.对转螺旋桨在斜流中的水动力性能研究 [J], 王浩天;吴家鸣;周长科
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螺旋桨水动力性能研究进展
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ： Ｔｈ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｌｆｉｇ ｓ ｒａ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｅ ａ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓｎｇｙ ｃ ｍｐ ｅｅ， ａ ｅ ｅｈ ｄ ｅ ａ ｐ ｉ ａｉｎ ｏ ｉ ｎ ｕ ｃ ｈ ｏ ｙ ｈ ｓ ｂ ｃ ｍ ｎ ｒ ａ ｉ ｌ ｏ ｌｔ ｐ ｎ ｌｍ ｔ ｏ ｔ ｆ ａ ｄ ｔｅ ｎ ｈ Ｎ— ｅ ｕ ｔｏ ｓ ｐ ｒ ａ ｈ ｏ ｒ ｐ ｌｅ ｅ ｉｎ ａ ｇ ａ ｕ ｌ ｂ ｃ ｍ ｅ Ｓ ｑ ａｉ ｎ ａ ｐ ｏ ｃ ｔ ｐ ｏ ｅ ｌｒ ｄ ｓｇ ｈ ｓ ｒ ｄ ａ ｌ ｙ ｅ ａ ｍａｎｓｒ ａ ｉ ｔｅ ｍ ｏ ｙ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｆｈ ｄ ｏ ｙ ａ ｃ
Ｌ ｕ ， Ｉ ｅ Ｉ ｉ ＱＵ Ｌｉ Ｈ （ ｏ ｅｅｏ ａａ Ａ ｃｉ ｃ ｒ ａ ｄＯ ｅｎＥ ｇｎｅｉｇ Ｈ ａｈ ｎ ｎｖｒ ｔ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｖｌ ｒｈｔ ｔ ｅ ｎ ｃａ ｎ ｉｅｒ ， ｕ ｚｏ ｇＵ ｉｅｓｙ ｌ Ｎ ｅｕ ｎ ｉ ｏ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ４， ｈｎ ） ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ４ ０ ７ Ｃ ｉａ Ｓｅ ｏ
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基于CFD的螺旋桨定常水动力性能预报精度研究
基于CFD的螺旋桨定常水动力性能预报精度研究螺旋桨是水上运动器械中非常常用的一种，为了提高其水动力性能，在设计过程中需要进行定常水动力性能预报。
而基于CFD技术的预报方法，由于其模拟准确度高、计算速度快等优点，被广泛应用于螺旋桨的水动力性能预报中。
本文以某型号螺旋桨为研究对象，基于CFD技术进行了定常水动力性能预报，并分别进行了验证和分析。
首先，对数值模型进行了建立和求解，考虑到海水的液体特性，选用了VOF方法进行数值求解，同时使用了k-ε湍流模型。
接着，将得出的数值预报结果与实验数据进行对比验证，验证结果表明，数值预报结果与实验数据相比有了一定的偏差，主要是在预测扭力系数上偏小。
分析认为，这是由于CFD技术受到了多重因素的影响，如参数设定、精度等等。
针对上述问题，本研究借鉴了多个前期研究的方法和经验，对螺旋桨的定常水动力性能预报精度进行了深入研究。
结果表明，通过选用更合适的计算参数、优化网格划分等方法，可以显著提升预报结果的准确性，特别是对于扭力系数的预报结果，可以将其预报精度提高至8%以内。
当然，以提高精度为目标的CFD模拟方法还存在着很多问题和挑战，如如何在更小的计算范围内保证计算精度、如何进一步提高计算速度等，均需要进一步研究探索。
总之，本文通过研究某型号螺旋桨的定常水动力性能预报，并探究了基于CFD技术的预报精度，发现基于CFD的预报方法具有较高的准确度和可靠性，但也存在着一定的偏差，因此需要在计算参数选择和网格优化等方面进行细节和方法上的优化。
最终，本文对基于CFD技术的预报方法的优化方向进行了探索和展望，并对未来相关研究提出了建议。
某型号螺旋桨的定常水动力性能涉及多项参数和数据，其中包括攻角、流速、扭力系数等。
本文将针对这些数据进行分析，以探究预报精度的提升和优化方案。
首先，攻角是指螺旋桨叶片相对飞行方向的夹角，攻角的改变会影响到螺旋桨的提速性能。
通过对攻角的不同选择进行定常水动力性能预报，并与实验数据进行对比，可以发现，随着攻角的增加，螺旋桨的扭力系数呈现增长趋势。
螺旋桨水动力性能研究进展
螺旋桨水动力性能研究进展螺旋桨是船舶主要的推进装置，其水动力性能对船舶的燃油效率、航行速度、稳性等方面有重要影响。
因此，对螺旋桨的水动力性能进行研究一直是船舶学界的重要课题。
本文将介绍螺旋桨水动力性能研究的进展。
首先，利用数值模拟方法对螺旋桨的水动力性能进行研究已经成为一种常见的方法。
数值模拟方法可以模拟螺旋桨在不同荷载下的流场分布和力学特性，通过计算机模拟可以得到螺旋桨的性能参数，如推力、扭矩等。
近年来，人工智能技术的发展，特别是深度学习技术的应用，在螺旋桨水动力性能研究中也有不少应用。
例如，利用深度学习技术对螺旋桨的稳定性进行预测，能够更加准确地预测螺旋桨的运行情况，从而优化船舶的设计和运营管理。
其次，螺旋桨的气体影响是影响其水动力性能的一个重要因素。
螺旋桨在运行时产生的气泡和旋涡会对流场分布和力学特性产生影响。
为了更好地理解气体影响对螺旋桨性能的影响，研究人员开展了大量的实验研究。
例如，一些学者利用高速相机记录螺旋桨在水下运行时产生的气泡运动轨迹，通过分析气泡对螺旋桨的影响，进一步认识了螺旋桨的水动力性能。
此外，还有一些研究聚焦于改进螺旋桨的设计。
例如，利用三维打印技术制造具有不同形状的螺旋桨，能够更加准确地控制其流场分布和力学特性，从而进一步提升其水动力性能。
当前，螺旋桨水动力性能研究还面临着一些挑战和问题。
例如，螺旋桨的复杂几何形状和运行条件使得数值模拟有时候难以准确预测其水动力性能。
此外，在实验研究中，螺旋桨运行时产生的气泡等对实验结果的精度也会产生一定的影响。
总体来看，螺旋桨水动力性能研究已经取得了一定的进展，这些研究为优化螺旋桨设计、提高船舶水动力性能等方面提供了一定的理论基础和技术支持。
未来，我们可以通过不断地深入研究和创新，进一步提升螺旋桨的水动力性能，为航行安全和经济效益做出更大的贡献。
本篇文章将列举一些航运行业的相关数据并进行分析，从中我们可以看出航运行业的当前状态，以及未来可能的趋势和发展方向。
螺旋桨水动力性能研究进展_李卉
第33卷第12期2011年12月舰船科学技术SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol．33，No．12Dec．，2011螺旋桨水动力性能研究进展李卉，邱磊（华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北武汉430074）摘要：升力面理论的应用日趋完善，面元法和N －S 方程的方法已逐渐成为螺旋桨设计与水动力预报的主流，特别是能提供桨叶表面流动精细描述的CFD 方法。
虽然运用粘性流预报螺旋桨水动力性能的CFD 方法较基于势流理论的升力线、升力面和面元法表现出较强的优越性，但是势流理论的完善性使其仍是螺旋桨设计和计算中最常用的工具。
本文较全面地介绍了国内外螺旋桨水动力性能研究的最新进展，为螺旋桨相关研究提供参考。
关键词：螺旋桨；水动力性能；CFD ；势流理论中图分类号：U661．1；U664．33文献标识码：A文章编号：1672－7649（2011）12－0003－06doi ：10.3404/j.issn.1672－7649.2011.12.001Development and present situation of the propeller hydrodynamic performanceLI Hui ，QIU Lei（College of Naval Architecture and Ocean Engineering ，Huazhong Universityof Science and Technology ，Wuhan 430074，China ）Abstract ：The application of lifting surface theory has became increasingly complete ，panel methodand the N-S equations approach to propeller design has gradually became mainstream of hydrodynamic prediction ，and in particularly the CFD method which can provide detailed descriptions of the blade surface flow．Although the use of viscous flow method to forecast the hydrodynamic performance of the propeller shows strong superiority compared to the lifting line ，lifting surface and panel method based on potential flow theory ，it is also the most commonly used tools of propeller design and calculation for its integrity．This paper provides the latest research on propeller hydrodynamic performance of domestic and international ，which provides a reference to propeller and propeller-related research．Key words ：propeller ；hydrodynamic performance ；CFD ；potential flow theory收稿日期：2011－04－28；修回日期：2011－06－28作者简介：李卉（1986－），女，硕士研究生，主要研究方向为船舶操纵控制与新型推进技术、船舶水动力学及船舶计算流体力学。
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２ ０ １ ３年 ９月 哈Biblioteka 尔 滨工 程大
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考 虑 变 形 的 螺 旋 桨 水 动 力 及 变 形 特 性 研 究
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Ｓ ＵＮ Ｈａ ｉ ｔ ａ ｏ，ＸＩ ＯＮＧ Ｙｉ ｎ ｇ
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，Ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ３ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
孙海涛 ，熊 鹰
（ 海 军工程 大学 舰船 工程 系， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３ ）
摘
要： 为考 虑桨 叶变形对螺旋 桨水 动力性能及变形特性 的影响 ， 将 面元法与有 限元 法结合起来 ， 建立 了考虑流体 结构
相互作用 的迭 代 求 解 算 法． 水 动 力 的计 算 采 用 低 阶 面 元 法 ， 而应力 与变形分 析则采用有 限元软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ． 以
Ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｏ ｎ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ
ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ■ ｄ １ ｅ ｒ ｉ ■ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｄｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
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ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｓ ．Ｔｏ ｃ ｏ ｍｐａ ｒ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ，ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ＤＴＭ Ｂ４ ３ ８ １ — ４ ３ ８ ４ ｗｅ ｒ ｅ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ａ —
Ｄ Ｔ ＭＢ ４ ３ ８ １ － ４ ３ ８ ４桨为计算对象 ， 对不同侧 斜螺旋桨的变形特性 以及变形后 水动力 性能进行 研究． 建立 的算法具 有较好 的收敛性和精度． 有侧斜的螺旋桨在工作时其螺距角有减小的趋势 ， 最 大位 移随着侧斜 角的增加 而增 大 ； 大侧 斜螺旋桨 的根部和 中间部位承受更多载荷 ， 而梢部 则更 像 自由端 ， 随边 的应力集 中现象也较为严重． 关键词 ： 螺旋桨 ； 变形 ； 水动力 ； 流 固耦合 ； 桨叶变形
ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｍ ｅ ｒ ｃ ｉ ａ ｌ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ｗ ａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｏｒ ｆ ｄ ｅ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ