舱体下方带有鳍的吊舱推进器水动力性能研究

摘要

吊舱推进器(POD推进器)与传统螺旋桨相比,这种推进器的操纵性能和动力学特性更优良,噪声和振动特性得到改善,发展相当迅速。目前,吊舱推进器应用于各种船舶、海洋平台等民用、军用船舶。本文对这种新型的推进器进行了理论研究,对其进行改进并进行水动力性能计算。研究过程中主要使用ANSYSICEMCFD以及FLUENT等软件,并以AUTOCAD、TECPLOT以及ORIGIN等软件为辅助。
　　本文针对吊舱推进器,在FLUENT计算中采用RNGk-ε湍流模型,计算了吊舱推进器的定常水动力性能,得到不同进速系数下螺旋桨推力系数和转矩系数,并绘制出敞水性能曲线。通过与实验值的对比,误差在可接受范围内,证明了本文所采用的计算方法的可靠性。同时对吊舱推进器各个部分的压力分布和速度分布进行了详细的分析。
　　在普通吊舱推进器的基础上进行改进,在舱体下方不同的位置安装了鳍,并计算其非定常水动力性能,得到推力系数、转矩系数、系统效率以及侧向力后,与普通吊舱推进器进行对比,讨论不同位置的鳍对推进器性能的影响效果。
　　选择鳍的最优位置后进一步改变吊舱推进器的结构,通过调整鳍的安装角来改进推进器的水动力性能。得到计算结果后绘制出系统推力、系统效率随安装角变化的曲线,同时绘制出侧向力随进速系数变化的曲线,对比不同安装角下水动力性能。同时对桨盘面、舱体支架部分的压力分布以及鳍附近的流体迹线分布进行分析。并以此分析不同安装角的鳍对推进器水动力性能影响的原理。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2吊舱推进器介绍

1.3 国内外研究进展

1.4 本文主要工作

第2章 数值模拟基础

2.1 计算流体力学概述

2.2 流体运动的数学模型

2.3计算流场数值的方法

2.4 压力耦合方程组的半隐式方法

2.5 CFD求解过程

2.6 本章小结

第3章 普通吊舱推进器的定常水动力性能计算

3.1 概述

3.2计算模型的建立

3.3 数值模拟结果与分析

3.4 本章小结

第4章 直航状态下带有鳍的吊舱推进器非定常水动力性能研究

4.1 概述

4.2 安装鳍后计算模型的建立

4.3 数值模拟结果与分析

4.4 本章小结

第5章 鳍在不同安装角下对吊舱推进器水动力性能的影响研究

5.1 概述

5.2 鳍改变安装角后计算模型的建立

5.3 数值模拟结果与分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢