不同叶数比对对转桨水动力性能的影响研究

摘要

对转桨相比于单桨,不仅具有较高的推进效率,还具有较好的空泡性能和较低的振动噪声,但由于前后桨的相互干扰,其推力和扭矩呈现非常明显的非定常特点.在前后桨不同叶数比下,对转桨的敞水性能具有不同的特征.目前,基于RANS方程,SST k-ω湍流模型和滑移网格方法的CFD方法已被广泛应用于螺旋桨敞水性能的研究中,此方法不仅具有相对较高的计算精度和效率,还可以获得较详细的流场,这有助于我们更深入更理性地认识对转桨的相互干扰以及后桨的节能机理.本研究首先分析了前、后桨叶数比为4∶4和4∶5的对转桨的敞水性能,推力和扭矩的预报结果与试验吻合良好,且两者的平均值差别在5％以内,但叶数比4∶4的对转桨的受力变化幅值相对较大,两者的变化频率皆和轴频、叶数成一定的关系.计算结果显示,对转桨的推进效率比单桨高10.2％左右,通过尾流场周向速度分布发现,对转桨的后桨可大幅度回收了前桨损失的周向涡动能.