吊舱推进器水动力性能模拟与分析

论文摘要

吊舱式推进器是近十多年来发展起来的一种新型推进装置,国外吊舱式推进器的应用已经相当广泛。吊舱式推进器巨大的优越性及其广阔的应用前景,自然地促进了相关的研究。由于同时涉及到螺旋桨、吊舱的性能以及推进器与船体相互作用等问题,吊舱式推进器的设计、性能试验和分析、实船预报方法以及有关理论研究等工作均有待深入开展。本课题的目的是对吊舱进行参数化建模,分析吊舱推进器的水动力性能。本文基于UG软件建立了参数化的吊舱三维几何模型;介绍了数值模拟的设置,选择了合适的湍流模型、边界条件、速度与压力耦合方式;利用CFD软件SC/Tetra,对吊舱推进器模型的水动力性能进行了数值模拟,给出了吊舱推进器及螺旋桨表面压力分布和螺旋桨特征曲线;结合模拟结果分析了吊舱推进器的水动力性能,对比了几种情况下吊舱推进器的水动力性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 船舶电力推进器与吊舱式推进器
• 1.1.1 船舶电力推进概要
• 1.1.2 吊舱式电力推进器概念的提出
• 1.2 吊舱式推进器
• 1.2.1 吊舱式推进器简介
• 1.2.2 吊舱式推进器的开发和应用
• 1.3 吊舱式推进器的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 计算流体力学及CFD 软件介绍
• 2.1 计算流体动力学
• 2.1.1 计算流体动力学的特点
• 2.1.2 计算流体动力学的应用领域
• 2.1.3 计算流体动力学的分支
• 2.2 流体与流动的基本特性
• 2.2.1 理想流体与粘性流体
• 2.2.2 可压流体与不可压流体
• 2.2.3 定常与非定常流动
• 2.2.4 层流与湍流
• 2.3 流体动力学控制方程
• 2.3.1 质量守恒方程
• 2.3.2 动量守恒方程
• 2.3.3 能量守恒方程
• 2.4 三维湍流模型介绍
• 2.4.1 湍流及其数学描述
• 2.4.2 湍流数值模拟方法简介
• 2.4.3 标准两方程模型
• 2.5 常用的CFD 商用软件介绍
• 2.5.1 FLUENT
• 2.5.2 SC/Tetra 软件功能介绍
• 2.6 本章小结
• 第三章 吊舱推进器的参数化建模
• 3.1 螺旋桨三维模型建立
• 3.1.1 绘制截面曲线
• 3.1.2 空间曲线的确定
• 3.1.3 展开轮廓线的确定
• 3.1.4 桨叶实体成型
• 3.2 支架几何模型的建立
• 3.2.1 翼型支架
• 3.2.2 椭圆形支架
• 3.3 吊舱体参数化模型
• 3.3.1 吊舱结构参数
• 3.3.2 吊舱体几何模型
• 3.4 吊舱推进器几何模型的建立
• 3.5 本章小结
• 第四章 吊舱推进器水动力性能数值模拟
• 4.1 螺旋桨水动力性能
• 4.1.1 螺旋桨的推力和转矩
• 4.1.2 螺旋桨的敞水特性
• 4.1.3 螺旋桨推进器效率
• 4.1.4 吊舱推进器水动力性能
• 4.2 吊舱推进器模型的数值模拟
• 4.2.1 计算域的设定及构建
• 4.2.2 网格划分
• 4.2.3 边界条件设置
• 4.2.4 参数计算
• 4.3 本章小结
• 第五章 数值模拟结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 单桨水动力性能模拟结果
• 5.2.1 性能计算值
• 5.2.2 单桨叶面压力分布
• 5.3 吊舱推进器A 水动力性能模拟结果
• 5.4 吊舱推进器B 水动力性能模拟结果
• 5.5 吊舱推进器水动力性能模拟结果比较与分析
• 5.5.1 螺旋桨敞水性能的比较
• 5.5.2 单桨与吊舱推进器整体推进效率的比较与分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 参考文献
• 致谢