船用复合材料螺旋桨优化设计方法研究

摘要

为充分挖掘船用复合材料螺旋桨在水动力效率方面的优势,基于螺旋桨环流理论设计方法、螺旋桨流固耦合算法、近似模型技术、遗传算法以及预变形技术,提出了一套船用复材桨优化设计方法.首先根据船机桨匹配需求,基于环流理论进行刚性桨几何设计.随后采用试验设计方法生成多种铺层方案,通过迭代调用面元法与有限元方法,计算刚性桨几何形状下各铺层方案对应复材桨水弹性性能,并构建复材桨水弹性性能与铺层方案的近似模型,配合遗传算法,以变形后水动力效率最高为优化目标,进行铺层纤维角度优化.最后采用逐步逼近法进行复材桨几何预变形设计.以某多工况渔船用复材桨为算例的设计结果表明:复材桨在设计工况下与刚性桨性能相同,在非设计工况下效率提升可达1.1％.