本文關(guān)鍵詞：最大空泡起始航速及最小空泡脈動壓力螺旋槳設(shè)計

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【摘要】：眾所周知,空泡在船舶振動與噪聲控制方面的研究意義重大。本文論述了一種船舶螺旋槳設(shè)計及優(yōu)化方法,其目的在于最大限度地提高空泡起始臨界航速,盡可能地降低空泡誘導(dǎo)脈動壓力,同時水動力效率損失很小。 為最大化非均勻伴流場中的螺旋槳空泡起始航速,Eppl er葉剖面設(shè)計方法及概念已被廣泛認可。然而,對目前Eppl er剖面設(shè)計參數(shù)的選取仍是一件令人煩惱的事情,或者說沒有直接的辦法。在本文中,通過參數(shù)影響分析,以槳葉剖面吸力面片空泡裕度、泡空泡裕度以及壓力面片空泡裕度為目標,提出了一種剖面優(yōu)化設(shè)計模型�；谶z傳算法(GA),在iSIGHT軟件中建立了最大空泡起始航速的多目標葉剖面優(yōu)化設(shè)計技術(shù),并給出了設(shè)計實例。 本文采用數(shù)值模擬方法研究了葉剖面片空泡體積在準定常條件下的變化特性,其中提出了一個表征空泡葉剖面工作環(huán)境的修正參數(shù)σ*=(σ+Cpl)/(α-αi),取代原有的環(huán)境參數(shù)σ/(α-αi)。葉剖面空泡體積隨σ*的變化過程可分為緩慢、過渡及急劇三個不同階段。為了實現(xiàn)對設(shè)計葉剖面空泡體積的快速預(yù)報,通過對剖面全濕流壓力分布的參數(shù)化,建立了剖面幾何與對應(yīng)片空泡體積的相關(guān)性,獲得了可快速預(yù)報空泡體積的回歸公式。 在上述剖面片空泡體積預(yù)報的基礎(chǔ)上,結(jié)合船后螺旋槳葉剖面工作環(huán)境,推薦了低激振葉剖面設(shè)計流程,針對典型集裝箱船螺旋槳剖面進行了比較設(shè)計研究。同樣為了解決低激振剖面設(shè)計流程中的參數(shù)選擇問題,同時得到最優(yōu)剖面,本文將上述基于遺傳算法的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)成功拓展應(yīng)用到最小空泡脈動壓力葉剖面優(yōu)化設(shè)計中,其中的設(shè)計目標通過對空泡脈動壓力由傅里葉方法進行了時頻轉(zhuǎn)換,選取了前三階脈動壓力葉頻幅值。 推薦了船舶螺旋槳最大空泡起始航速和最小空泡脈動壓力設(shè)計準則�？紤]三維效應(yīng),采用升力面設(shè)計方法,將優(yōu)化剖面轉(zhuǎn)化到槳葉構(gòu)型,包括了葉剖面幾何與螺距角。因此,構(gòu)建了一個完整的螺旋槳設(shè)計流程。通過設(shè)計實例證實了本論文中的方法,通過模型試驗驗證了設(shè)計結(jié)果的一致性。 上述研究將螺旋槳空泡研究成果融入到優(yōu)化設(shè)計方法中,提供了一種船舶螺旋槳可靠、實用的設(shè)計手段。經(jīng)過與工程實踐結(jié)合,本文的方法可進一步發(fā)展成為船舶減振降噪設(shè)計工具,提高現(xiàn)有螺旋槳設(shè)計水平。
【關(guān)鍵詞】：空泡起始 空泡脈動壓力 葉剖面優(yōu)化 遺傳算法 空泡體積
【學(xué)位授予單位】：中國艦船研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U664.33;U661.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目次7-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 空化的影響9-10
• 1.2 葉剖面設(shè)計方法10-14
• 1.3 論文研究的目的和意義14-16
• 第二章 螺旋槳葉片設(shè)計進展16-27
• 2.1 引言16-18
• 2.2 螺旋槳設(shè)計方法18-25
• 2.3 論文研究內(nèi)容25-27
• 第三章 最大空泡起始航速的剖面優(yōu)化27-39
• 3.1 最大空泡起始航速剖面優(yōu)化問題27-30
• 3.2 最大空泡起始航速剖面優(yōu)化策略30-34
• 3.3 DTMB5415 護衛(wèi)艦螺旋槳剖面優(yōu)化34-39
• 第四章 剖面空泡脈動壓力設(shè)計方法39-61
• 4.1 引言39-42
• 4.2 片空泡體積計算42-53
• 4.3 剖面空泡脈動壓力設(shè)計流程53-56
• 4.4 5600TEU 集裝箱船螺旋槳剖面設(shè)計56-61
• 第五章 最小空泡脈動壓力剖面優(yōu)化61-84
• 5.1 引言61-62
• 5.2 片空泡體積統(tǒng)計預(yù)報方法62-72
• 5.3 最小空泡脈動壓力剖面快速設(shè)計流程72-75
• 5.4 最小空泡脈動壓力剖面優(yōu)化技術(shù)75-77
• 5.5 5600TEU 集裝箱船螺旋槳剖面優(yōu)化77-84
• 第六章 最大空泡起始航速螺旋槳設(shè)計84-98
• 6.1 引言84-85
• 6.2 最大空泡起始航速準則85
• 6.3 最大空泡起始航速槳葉設(shè)計流程85-88
• 6.4 DTMB 5415 護衛(wèi)艦螺旋槳設(shè)計應(yīng)用88-98
• 第七章 最小空泡脈動壓力螺旋槳設(shè)計98-109
• 7.1 最小空泡脈動壓力準則98
• 7.2 最小空泡脈動壓力槳葉設(shè)計流程98-100
• 7.3 5600TEU 集裝箱船螺旋槳設(shè)計應(yīng)用100-109
• 第八章 試驗驗證109-123
• 8.1 試驗準備109-115
• 8.2 螺旋槳空泡起始航速設(shè)計驗證115-118
• 8.3 螺旋槳脈動壓力設(shè)計驗證118-123
• 第九章 總結(jié)與展望123-125
• 9.1 全文總結(jié)123-124
• 9.2 研究展望124-125
• 致謝125-126
• 附錄 空泡體積預(yù)報的回歸公式126-130
• 參考文獻130-137
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文、獲獎及專利137-138
• 一 論文137-138
• 二 獲獎138
• 三 專利138

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 董世湯,唐登海,周偉新;CSSRC的螺旋槳定常面元法[J];船舶力學(xué);2005年05期

2 ARNDT Roger E. A.;;SOME REMARKS ON HYDROFOIL CAVITATION[J];Journal of Hydrodynamics;2012年03期

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本文編號：747870