本文關(guān)鍵詞：船舶螺旋槳敞水性能CFD模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代商船的高速化和大型化,螺旋槳的負(fù)荷越來(lái)越重,加劇了螺旋槳空泡和船舶振動(dòng),這已經(jīng)成為螺旋槳設(shè)計(jì)者日益關(guān)心的課題,傳統(tǒng)的方法對(duì)螺旋槳性能的研究已經(jīng)不能滿足對(duì)于新型船舶螺旋槳的設(shè)計(jì)需求。計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法能實(shí)現(xiàn)結(jié)果的可視化,克服了水池試驗(yàn)所需要的時(shí)間較長(zhǎng),投入的經(jīng)費(fèi)多等缺點(diǎn),大大縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期,由于計(jì)算結(jié)果信息量大,該方法對(duì)螺旋槳的空泡和噪聲性能研究提供了較高的參考價(jià)值。 本文利用CFD軟件FLUENT對(duì)船舶螺旋槳敞水粘性流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,首先是利用Pro-E和Gambit對(duì)螺旋槳進(jìn)行三維建模,利用周期性邊界條件對(duì)螺旋槳的模型和計(jì)算域進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)計(jì)算得到的螺旋槳推力系數(shù)和扭矩系數(shù)的結(jié)果與水池試驗(yàn)圖譜結(jié)果吻合較好,平均相對(duì)誤差在10%以內(nèi),精度滿足工程應(yīng)用需要。 分別選取標(biāo)準(zhǔn)Κ—ε模型、RNGκ-ε模型、Realizableκ-ε模型、雷諾應(yīng)力四種湍流模型分別進(jìn)行了計(jì)算。經(jīng)過(guò)對(duì)比計(jì)算,總體上雷諾應(yīng)力模型的精度比其他三種模型高。并分別對(duì)單通道和全通道方法進(jìn)行了模擬計(jì)算,驗(yàn)證了采用單通道方法計(jì)算的可行性,使計(jì)算效率得到提高并大大降低了計(jì)算時(shí)間。 分別對(duì)螺旋槳槳葉表面壓力分布和尾流流場(chǎng)進(jìn)行了考察,初步分析空泡可能出現(xiàn)的位置。通過(guò)對(duì)尾流場(chǎng)的觀察驗(yàn)證了強(qiáng)載荷下螺旋槳對(duì)流體的抽吸作用增強(qiáng)出現(xiàn)了重荷下的尾流收縮現(xiàn)象,同時(shí)也表明徑向誘導(dǎo)速度有隨J增大而減小的趨勢(shì)。 利用ITTC(國(guó)際船模拖曳水池會(huì)議)的推薦規(guī)程對(duì)CFD模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行不確定度分析。本文共設(shè)計(jì)三套網(wǎng)格方案,網(wǎng)格加細(xì)比為(?)。計(jì)算得到KT的不確定度為0.0262,KQ的不確定度為0.0384；修正后得到的不確定度KT為0.00522,KQ為0.0174。并且推力系數(shù)和扭矩系數(shù)的|Ε|均小于Uv,表明螺旋槳敞水CFD模擬計(jì)算結(jié)果得以確認(rèn),本文應(yīng)用的網(wǎng)格精度得到的KT,KQ的值是可信的。
【關(guān)鍵詞】：船舶螺旋槳 敞水性能 數(shù)值模擬 計(jì)算流體力學(xué) 不確定度分析
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U664.33
【目錄】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外對(duì)螺旋槳性能的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 CFD在船舶螺旋槳性能研究中的應(yīng)用15-17
• 1.3.1 CFD方法的應(yīng)用現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)外利用CFD進(jìn)行螺旋槳性能研究的發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 數(shù)值模擬方法及相關(guān)理論18-32
• 2.1 流動(dòng)控制方程18-20
• 2.1.1 連續(xù)性方程18
• 2.1.2 動(dòng)量守恒方程18-20
• 2.2 湍流模型20-26
• 2.2.1 湍流模型的分類20-21
• 2.2.2 平均雷諾N-S(RANS)方程21-22
• 2.2.3 常用的幾種湍流模型22-26
• 2.3 控制方程的離散26-29
• 2.3.1 離散化方法26-27
• 2.3.2 有限體積法27-28
• 2.3.3 有限體積法中的離散格式28
• 2.3.4 方程的離散28-29
• 2.4 流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算算法29-32
• 2.4.1 壓力修正法30
• 2.4.2 SIMPLE算法30-32
• 第3章 螺旋槳敞水性能CFD計(jì)算32-47
• 3.1 FLUENT簡(jiǎn)介32-34
• 3.1.1 FLUENT計(jì)算程序結(jié)構(gòu)32-33
• 3.1.2 FLUENT的應(yīng)用范圍33
• 3.1.3 應(yīng)用FLUENT程序的求解流程33-34
• 3.2 螺旋槳的模型建立34-39
• 3.2.1 螺旋槳模型數(shù)據(jù)35-36
• 3.2.2 螺旋槳三維建模36-39
• 3.3 計(jì)算域的設(shè)定39-40
• 3.4 網(wǎng)格生成40-43
• 3.4.1 網(wǎng)格的類型40-41
• 3.4.2 網(wǎng)格生成原則41
• 3.4.3 網(wǎng)格劃分41-43
• 3.5 邊界條件43-46
• 3.5.1 邊界類型43-44
• 3.5.2 MRF模型44-45
• 3.5.3 邊界條件的設(shè)置45-46
• 3.6 求解計(jì)算46-47
• 第4章 螺旋槳的敞水性能預(yù)報(bào)與不確定度分析47-71
• 4.1 螺旋槳敞水性能計(jì)算47-53
• 4.1.1 計(jì)算結(jié)果47-49
• 4.1.2 不同湍流模型的應(yīng)用與計(jì)算49-51
• 4.1.3 單通道可行性分析51-52
• 4.1.4 誤差分析52-53
• 4.2 對(duì)槳葉和尾流流場(chǎng)分析53-62
• 4.2.1 螺旋槳槳葉表面壓力分布53-57
• 4.2.2 螺旋槳尾流場(chǎng)分析57-62
• 4.3 不確定度分析62-71
• 4.3.1 CFD不確定度基礎(chǔ)概念與理論基礎(chǔ)63-64
• 4.3.2 驗(yàn)證過(guò)程64
• 4.3.3 確認(rèn)過(guò)程64-65
• 4.3.4 螺旋槳敞水CFD不確定度分析65-71
• 第5章 結(jié)論和展望71-73
• 5.1 結(jié)論71
• 5.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡健;黃勝;王陪生;蘇玉民;;可調(diào)螺距螺旋槳水動(dòng)力性能分析[J];船舶工程;2007年06期

2 唐英;王志堅(jiān);楊凱;;基于UG二次開(kāi)發(fā)的船用螺旋槳參數(shù)化建模方法與實(shí)現(xiàn)[J];船舶工程;2010年04期

3 王國(guó)強(qiáng),張建華;導(dǎo)管螺旋槳的非定常性能預(yù)估[J];船舶力學(xué);2002年05期

4 張志榮,李百齊,趙峰;螺旋槳/船體粘性流場(chǎng)的整體數(shù)值求解[J];船舶力學(xué);2004年05期

5 蔡榮泉;陳鳳明;馮學(xué)梅;;使用Fluent軟件的螺旋槳敞水性能計(jì)算分析[J];船舶力學(xué);2006年05期

6 楊仁友;沈泓萃;姚惠之;;螺旋槳敞水性能CFD不確定度分析[J];船舶力學(xué);2010年05期

7 馮學(xué)梅;陳鳳明;蔡榮泉;;使用Fluent軟件的螺旋槳敞水性能計(jì)算和考察[J];船舶;2006年01期

8 岳丹婷,呂欣榮,張存有,周偉東;螺旋槳尾流流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2004年01期

9 程?hào)|;朱新河;鄧金文;;基于UG/Grip的船用螺旋槳三維建模關(guān)鍵技術(shù)[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

10 肖冰;范中洲;石愛(ài)國(guó);吳明;;螺旋槳多種工況敞水性能數(shù)值預(yù)報(bào)[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2010年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王超;螺旋槳水動(dòng)力性能、空泡及噪聲性能的數(shù)值預(yù)報(bào)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 馬艷;導(dǎo)管螺旋槳的水動(dòng)力性能分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 趙鵬飛;船用螺旋槳敞水和空化性能CFD預(yù)報(bào)[D];大連理工大學(xué);2011年

3 于得會(huì);大轂徑螺旋槳設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究[D];大連理工大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：船舶螺旋槳敞水性能CFD模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：385727