螺旋桨敞水性能试验 数据表格(补充数据版)
船舶实验
船舶与海洋工程实验技术实验报告班级：姓名：学号：指导老师：华中科技大学船舶与海洋工程学院船模拖曳水池实验室2016年6月1日螺旋桨敞水试验一、实验目的(1)对于某一具体的螺旋桨，通过模型试验可以确定实际螺旋桨的水动力性能。
(2)通过多方案的试验研究，可以分析螺旋桨的各种几何要素对水动力性能的影响。
(3)检验理论设计的正确性，不断完善理论设计的方法。
(4)通过对螺旋桨模型的系列试验，可以绘制成专用图谱，供设计螺旋桨使用。
现时广泛使用的楚思德B 系列图谱和MAU 系列图谱等都是螺旋桨模型系列敞水试验的结果。
二、实验原理满足以下条件：几何相似； 螺旋桨模型有足够的深度； 试验时雷诺数应大于临界雷诺数。
进度系数相等。
22412252(,)(,)A A V nD T n D f nD V nD Q n D f nD ρνρν==螺旋桨雷诺数采用ITTC 推荐表达式：νπ2275.0)75.0(Re nD v c a +=临界雷诺数一般大于3×105为消除自由液面影响，桨模的沉深深度：m s D h )0.1-625.0(≥三、实验设备主要设备是螺旋桨动力仪 。
四、实验内容敞水试验通常是保持螺旋桨转速不变，改变拖车前进速度。
速度范围应从Va ＝0至推力小于零的进速之间，在该范围内测点取15个左右。
1、敞水箱安装敞水箱为流线型，螺旋桨的轴从敞水箱的前端伸出箱外，外伸长度必须使桨模位于箱前的距离大于螺旋桨直径的3倍，以避免箱体的影响。
敞水箱样式如下图所示。
动力仪和电机安装在敞水箱内。
2、仪器安装及操作进入数据采集界面，如图所示。
在拖车开动之前，要对采集系统进行调零。
即在水池水面平稳状态下，点击系统设定里面的“调零保存”，使该通道的工程值基本在0附近飘动。
在拖车开动之前，我们要给螺旋桨一定的转速。
具体转速的确定，要根据具体情况确定。
由进速系数公式 可知，螺旋桨直径D已定，如果螺旋桨转速n太低，我们需要提高进速V，才能是J达到足够到。
实尺度导管螺旋桨的敞水性能数值模拟
实尺度导管螺旋桨的敞水性能数值模拟作者：陈天福，王永生，庞之洋来源：《机电信息》 2015年第27期陈天福王永生庞之洋（海军工程大学动力工程学院，湖北武汉 430033）摘要：为了避免尺度效应带来的影响，借助于计算流体力学软件，采用结构化网格和非结构化网格相结合的计算方法，进行了实尺度导管螺旋桨的敞水性能数值模拟，计算结果能够满足实尺度导管螺旋桨敞水性能预报的工程精度要求，与试验结果进行对比，最大误差在7%以内。
通过对5组不同交界面的位置进行比较，得出了交界面位置对导管螺旋桨的水动力计算具有较大影响的结论。
关键词：导管螺旋桨；CFD；敞水性能；实尺度；交界面0引言至今，人们己经对螺旋桨做了很多深入的研究，致力于设计出具有更高效率、较小振动及更为安静的螺旋桨。
随着研究的深入，开发出了一些在不同方面具有优势的特种推进器，导管螺旋桨就是其中一个。
目前人们对导管螺旋桨水动力性能的研究方法主要有3种：一种是基于势流理论的理论研究，一种是试验研究，另一种是随着计算机迅速发展而新兴的计算流体力学方法［1-2］。
崔立新使用诱导速度来考虑螺旋桨与导管的相互干扰，基于势流理论对Ka4系列导管桨进行敞水性能计算，分析了进速系数对导管上的压力分布情况及其本身产生的附加推力的影响趋势［3］。
吕晓军对导管螺旋桨的敞水性能进行了数值模拟，得到了在不同网格模型和湍流模型下导管螺旋桨的正车敞水性能曲线［4］。
但他们都是对导管螺旋桨的模型进行建模分析，对实尺度进行预报时会产生尺度效应，司朝善等人通过对不同尺度模型敞水性能进行计算，研究了导管螺旋桨敞水特征随雷诺数的变化规律，结果表明尺度效应带来的误差可高达15.8%［5］。
本文直接对导管螺旋桨进行实尺度建模，避免了尺度效应的影响。
文中用商业软件UG对某导管螺旋桨进行实尺度几何建模，然后用ANSYS软件的ICEM模块进行网格划分，采用结构化网格与非结构化网格相结合的混合网格划分方法，将划分好的网格导入CFX模块进行计算。
第4章 螺旋桨模型的敞水试验汇总
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VA、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 = f1(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 D a n b cAVρd νe g f(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。
吊舱推进器螺旋桨的敞水性能数值图谱
吊舱推进器螺旋桨的敞水性能数值图谱于得会;王言英【摘要】基于MAU型螺旋桨图谱,应用升力面理论涡格法计算系列大毂径MAU型螺旋桨敞水特性,以单元函数法将敞水性能表达成为毂径比和进速系数的函数,通过二元多项式插值法将MAU型螺旋桨敞水特性拓展到包括大毂径比的POD螺旋桨的敞水性能曲线.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2007(036)004【总页数】5页(P38-42)【关键词】螺旋桨;吊舱螺旋桨;涡格法;螺旋桨图谱;螺旋桨敞水特性【作者】于得会;王言英【作者单位】大连理工大学,船舶工程学院,辽宁,大连,116024;大连理工大学,船舶工程学院,辽宁,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】U664.3320世纪90年代出现的POD推进器已在各类船舶上有了广泛的应用。
同传统的螺旋桨推进方式相比，采用POD推进器可以省去推进轴系、舵与侧推器，可以抑制螺旋桨空泡、船尾振动与水下辐射噪声，可以提高推进效率与实现全船全寿命节能，为船舶设计、制造及维护提供了诸多改进的空间［1］。
近年来国内外对POD推进器的关注日益增加。
国外HSVA及MARINE已经进行了POD推进器水动力性能等的测试和分析方法研究；国内对POD推进器的研究也给予了极大的关注，在模型试验、工程设计以及实船应用方面开展了许多研究［2］。
文献［3］提出借助于已知的POD桨的敞水特性和应用螺旋桨图谱，保持盘面比不变改变螺距比，通过迭代计算得到等效的常规螺旋桨。
根据这一计算得到的毂径比同螺距比的关系，对应用螺旋桨图谱设计的常规螺旋桨的敞水特性予以修正，估算得到所需要的POD桨的敞水特性。
本文在常规螺旋桨图谱基础上，应用螺旋桨升力面理论计算得到不同毂径比螺旋桨的敞水特性子样，直接将该图谱拓展到POD螺旋桨应用的范围。
1 螺旋桨升力面理论应用升力面理论涡格法计算螺旋桨，首先须对螺旋桨几何形状给予数学表达。
螺旋桨由布置于桨叶拱弧面上及尾流中的奇点系来代替，其中附着涡系和自由涡系模拟升力，源汇系模拟桨叶厚度影响。
螺旋桨设计计算表格
取转速为 231
rpm
221
rpm
76
项目
单位
数
V
kn
10
VA=0.5144(1-ω)V
m/s
3.302448
J=VA/nD
#NAME?
KT
#NAME?
KQ
#NAME?
N=
231
rpm
PTE=KTρ n2D4(1-
PE/hp 111h01p00000
#NAME?
t)V/145.6
Ps=KQ2пnρ n2D5/75ηSηR
KT
#NAME?
1000
KQ
1000
#NAME?
N=
76
rpm
PTE=KTρ n2D4(1-
11
10-h01p0000
#NAME?
t)V/145.6
Ps=KQ2пnρ n2D5/76ηSη
30-h03p0000
#NAME?
R
航
50-050000
10
527.8912
70-070000
行
527.8912
单位 m
mm mm
0.25R #NAME?
634 250 1410 4 #NAME?
#NAME?
82 34 41 380 #NAME?
#NAME? 1.38 #NAME? #NAME?
数值 0.60R #NAME? 207 151 635 34 #NAME?
#NAME?
23 12 65 330 #NAME?
#NAME? m
d0/d=
#NAME?
榖重量Gn=
#NAME? kgf
③螺旋桨总重=
使用Fluent软件的螺旋桨敞水性能计算分析
" C>5,<D*7,*5+ E>(F,*;<+6;4( -+6G*576,F@ H64+ $!##$"@ %<6+4I
;</&5()& #=, 67 6JK>5,4+, 6+ ,<* 5*7*45;< >? K5>K*((*5 ,> K5*L6;, +)J*56;4((F ,<* >K*+ D4,*5 K*5?>5J4+;*/ =+ >5L*5 ,> 5*7K>+L M)6;N(F ,> ,<* M)*5F 7*5G6;* ?>5 ,<* ;)7,>J*57@4+L 4(7> J4N* %&’ >+* >? ,<* J*4+7 >? ,<* K5>K*((*5 L*768+@6, 67 +*;*7745F ,> O56+8 %&’ ?47, K5*L6;,6>+ 4O6(6,F >? ,<* >K*+ D4,*5 K*5?>5J4+;* >? K5>! K*((*5 6+,> ,<* L*768+ K5>;*77 >? K5>K*((*5/PF *JK(>F6+8 %&’ 7>?,D45* >? &()*+,@,<* ;4(;)(4,6>+ K5>;*77 >? ,<* >K*+ D4,*5 K*5?>5J4+;* >? K5>K*((*5 67 L*G*(>K*L 6+ 32:=% QR<* 3456+* ’*768+ 9 :*7*45;< =+7,6,),* >? %<6+4S@D<6;< 67 6+,5>L);*L 6+ ,<67 K4K*5/2 K5>K*((*5 D6,< <68< 7N*D 4+L 54N* ,6K 67 ,FK6;4((F 7,)L6*L/ %>JK4567>+ >? ,<* >K*+ D4,*5 K*5?>5J4+;* ;)5G* >? ,<* K5>K*((*5 67 J4L* O*,D**+ ;4(;)(4,*L 5*7)(,7 4+L J*47)5*L G4()*/R<* 5*(4,*L 6+G*7,684,6>+ ,> ,<* >K*+ D4,*5 O*<4G6>57 >? ,<* K5>K*((*5 67 4(7> 5*K>5,*L/ =3. 4,5-/> K5>K*((*5B >K*+ D4,*5B %&’B &()*+,
CFD敞水螺旋桨性能计算分析
CFD敞水螺旋桨性能计算分析缪宁跃;孙江龙【摘要】根据螺旋桨的投影原理及其型值参数,建立螺旋桨的三维模型.基于计算流体动力学(CFD)理论和CFD商业软件进行研究,采用分区混合网格力案和动网格技术及旋转坐标(MRF)方法,结合RANS方程和RNG湍流模型对螺旋桨三维粘性流动进行数值模拟,得到该螺旋桨的推力及其转矩.经与试验结果比较分析,证实该方法能实现对螺旋桨的敞水粘性流场模拟,预报其敞水性能.%According to projection theory and curved-surface offsets, a 3D geometry model of propeller was built. Based on computational fluid dynamics (CFD) method, the sub-domains hybrid meshes method,the dynamic meshes method and the moving reference frame(MRF) method were adopted to simulate the hydrodynamic performance of propeller in open-water by using the Reynolds-Averaged NavierStokes (RANS) equation and RNG turbulence models. Thrust and torque of the propeller in open water were obtained and compared with experimental results. The results show the proposed method can achieve the numerical prediction of hydrodynamic performance for propeller in open water.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2011(006)005【总页数】6页(P63-68)【关键词】三维模型;CFD;动网格;MRF;敞水件能【作者】缪宁跃;孙江龙【作者单位】华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】U664.331 引言由于数值模拟相对于实验研究具有独特的优点，如成本低、周期短，能获得完整的数据，能模拟出实际运行过程中各种测量数据的状态，因而目前计算流体动力学（CFD）技术被广泛应用于工程领域。