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融合升力线理论和雷诺时均模拟在螺旋桨设计和 水动力性能预报中的应用
引用本文:杨琼方,王永生,黄斌,刘登成.融合升力线理论和雷诺时均模拟在螺旋桨设计和 水动力性能预报中的应用[J].上海交通大学学报,2011,45(4):486-493.
作者姓名:杨琼方  王永生  黄斌  刘登成
作者单位:(1. 海军工程大学 船舶与动力学院, 武汉 430033; 2. 中国船舶科学研究中心, 江苏 无锡 214082)
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51009144)
摘    要:同时采用Lerbs非最优螺旋桨理论和Epps最佳环量分布理论,将螺旋桨升力线方法由初始设计应用扩展到敝水性能预报,对DTMB 4119、4381、4382和4497这4个螺旋桨的敞水性能曲线进行了预报分析.针对升力线方法在中度负载区间的适用限制和无法在黏性流场中考虑桨叶空化性能的缺陷,进一步将Epps方法与雷诺时均(RANS)模拟相结合,可明显提高低、高负载区间的敞水性能预报精度.Epps方法预报精度要高于Lerbs方法,能够满足工程初始分析需求.随着远离设计工况点(低、高进速系数)其预报误差变大,桨叶侧斜程度和纵倾存在也会增大预报误差.RANS模拟时桨叶切面型值由升力线方法提供,桨叶几何和六面体网格划分均采用程式化操作实现.在分析网格因素影响后,所得推力和力矩系数以及压力系数分布均匀与实验值吻合较好.在RANS模拟中加入混合物均相流空化模型后,可定量得出桨叶梢涡涡束在一定距离内的螺旋轨迹.结合桨叶最大负载截面的空化斗性能和梢涡涡束最小压力点幅值,可相对判定桨叶空化性能.构建了基于水动力性能评价的螺旋桨参数化设计和非空化与空化性能预报的数值平台.


关 键 词:船舶    螺旋桨    升力线理论    雷诺时均模拟    螺旋桨设计    敞水性能    空化性能  

Integrated Lifting Line Theory and RANS Simulation for Propeller Design and Hydrodynamics Prediction
YANG Qiong-fang,WANG Yong-sheng,HUANG Bin,LIU Deng-cheng.Integrated Lifting Line Theory and RANS Simulation for Propeller Design and Hydrodynamics Prediction[J].Journal of Shanghai Jiaotong University,2011,45(4):486-493.
Authors:YANG Qiong-fang  WANG Yong-sheng  HUANG Bin  LIU Deng-cheng
Institution:(1. College of Naval Architecture and Marine Power, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China; 2. China Ship Scientific Research Center, Wuxi 214082, Jiangsu, China)
Abstract:Both of the Lerbs non-optimum propellers theory and Epps optimum circulation distribution theory were adopted to enlarge the propeller traditional lifting-line preliminary design to open water performance curves prediction.All of the DTMB 4119,4381,4382,4497 propellers' off-design performances were analyzed by this method.The precision of the Epps method is higher than that of Lerbs,and is fit for engineering preliminary analysis.With furthering away from the design point(low and high advance coefficients),...
Keywords:ship  propeller  lifting line theory  reynolds averaged navier-stokes(RANS) simulation  propeller design  open water performances  cavitation performance  
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