【摘要】：隨著將西江水系打造成為億噸級黃金水道上升為國家戰(zhàn)略以來,整條航線上無論船舶數(shù)量還是船舶噸位都迅速增長,而螺旋槳作為推動船舶運動的機械設(shè)備,承擔(dān)著將柴油機產(chǎn)生的功率轉(zhuǎn)化成能夠控制船舶運動的推進力的角色,所以螺旋槳推進性能的優(yōu)劣將會在很大程度上影響船舶的航行速度與經(jīng)營成本,因此在建設(shè)黃金水道的背景下開展西江航線主流船型螺旋槳的推進性能分析就有較高的工程現(xiàn)實意義,論文的主要研究工作與成果如下:(1)建立了船體和螺旋槳實體模型以及仿真計算模型。利用西江航線主流船型船體CAD圖紙完成船體的建模工作,計算船體有效馬力并根據(jù)B型設(shè)計圖譜經(jīng)初步設(shè)計與終結(jié)設(shè)計后得到螺旋槳設(shè)計參數(shù),完成螺旋槳的實體模型構(gòu)建,在CFD軟件Fluent前處理中完成仿真模型的建立。(2)對比分析了在均勻流場與非均勻流場的螺旋槳推進性能。在均勻流場中分別計算三種湍流模型和SM模型的仿真結(jié)果,并與船池試驗值對比,結(jié)果表明采用Reliablek-ε湍流模型和SM模型的精度最高;由非均勻流場中螺旋槳推進性能分析可知,非均勻流場會直接改變螺旋槳盤面前的來流速度進而影響到螺旋槳盤面上的壓力分布,導(dǎo)致單槳葉的推力值與轉(zhuǎn)矩值在不同圓周位置時發(fā)生較大波動,但對整體影響不大,可以看出非均勻流場中螺旋槳推力與轉(zhuǎn)矩要高于均勻流場。(3)分析了空化對螺旋槳推進性能的影響。在均勻流場中分別對不同湍流模型、不同空化模型以及不同空化數(shù)下產(chǎn)生的空化對螺旋槳推進性能的影響進行分析,結(jié)果表明,與其它湍流模型相比k-ωSST模型更適于研究空化影響下螺旋槳推進性能分析;兩種空化模型在螺旋槳推進性能上的影響相差非常小;隨著空化數(shù)σ的降低,空化現(xiàn)象的產(chǎn)生與發(fā)展也更加明顯,在較高進速系數(shù)時就會發(fā)生空化現(xiàn)象,對應(yīng)出現(xiàn)推力、轉(zhuǎn)矩急劇減小的進速系數(shù)相應(yīng)變大,從而對推進性能的影響也相應(yīng)變大。(4)分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對螺旋槳推進性能影響。在一定的范圍內(nèi)分別改變螺旋槳的螺距大小與縱斜角大小,結(jié)果表明,在均勻流場中螺旋槳螺距的改變對螺旋槳的推力系數(shù)、轉(zhuǎn)矩系數(shù)和敞水效率影響較大,在一定范圍內(nèi)隨著螺距的逐漸變大螺旋槳所發(fā)出的推力跟轉(zhuǎn)矩也逐漸變大,適當(dāng)減小螺距,可以提高敞水效率;雖然縱斜角度的改變對螺旋槳的推力、轉(zhuǎn)矩和敞水效率影響很小,但是適當(dāng)增大縱斜角可以減輕螺旋槳運轉(zhuǎn)帶來的船體誘導(dǎo)振動。
【圖文】：

圖 1-1 西江航線主流船型圖 1-2 西江航線船用螺旋槳盡管船舶的數(shù)量和排水量有所增加，但是與長江航線上的運輸船舶相比西航線上的船舶排水量還是較小，與此同時，西江航線上的船舶以短肥船型為，具有方形系數(shù)大的特點，雖然可以讓船舶的運載量變大，但也會帶來船舶進效率低、航行速度慢的問題。西江航線上的船舶受河道走勢、降雨期上游庫泄洪以及航線水位的綜合影響，導(dǎo)致船體周圍的水流速度是不同的，因而

2圖 1-2 西江航線船用螺旋槳盡管船舶的數(shù)量和排水量有所增加，但是與長江航線上的運輸船舶相比西江航線上的船舶排水量還是較小，與此同時，西江航線上的船舶以短肥船型為主，具有方形系數(shù)大的特點，雖然可以讓船舶的運載量變大，，但也會帶來船舶推進效率低、航行速度慢的問題。西江航線上的船舶受河道走勢、降雨期上游水庫泄洪以及航線水位的綜合影響，導(dǎo)致船體周圍的水流速度是不同的，因而船舶的推進性能會出現(xiàn)明顯變化，從而降低船舶的航行速度，造成船舶的整體動力性能較差，出現(xiàn)船舶油耗較高而效率較低的現(xiàn)象，以 2015 年為例，我國內(nèi)河船舶每運送 1kt·km 貨物的平均油耗為 3.5kg，長江航線 3.22kg/（kt·km），
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.33

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本文編號：2666915