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资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 吊舱式推进器敞水性能研究韩芸, 沈兴荣 , 张峥 摘 要 吊舱式推进器是伴随水面舰船电力推进技术的发展而于 20 世纪 80 年代末发展起来的一种新型推进器。 这种推进器集常规推进 方式的舵、 轴系、 支架等附体于一身 , 利于重新优化舰船艉部线型, 改进阻力性能。本文对某型船拖式吊舱推进器的单元整体及 单元桨的敞水性能分别进行了 CFD 分析和模型试验的比较研究 , 目的在于考察吊舱推进器舱体、 支架等对敞水性能的影响 , 为采用吊舱推进器的舰船快速性预报提供一定的参考。 引 言 吊舱式推进器的概念是由芬兰 Kvaerner Masa-Yard 和 ABB 公司在1989 年率先提出的。它突破了传统的 ”柴油机加开放式的传动轴系 ”推进系统的设计定式 , 集推进和操舵装置于一体 , 省去了舵、 轴系、 轴支架等附体 , 能够重新优化船体尾部线型 , 改进阻力性能 , 极大地增加了船舶设计、 建造和使用的灵活性 , 已经在破冰船、 可双向行进油轮、 豪华游船、 定期班轮、 客滚船以及众多的工程船舶上获得成功应用。 本文以某船采用的拖式吊舱推进器为研究目标 , 应用商业软件FLUENT 分别对螺旋桨及吊舱推进器整体的敞水性能进行了定常和非定 常数值计算 , 并与试验结果进行比较 , 验证了数值计算的可行性。本文同 时考察了吊舱推进器舱体、 支架等对敞水性能的影响 , 为采用吊舱推进器的舰船快速性预报提供一定的参考。 螺旋桨和吊舱推进器敞水性能数值计算 螺旋桨和吊舱推进器模型 本文所分析吊舱推进器由舱体、 支架、 尾鳍、 桨毂、 毂帽以及五叶螺旋桨组成 , 螺旋桨和吊舱推进器的模型参数分别如表 1 和表 2 所示。建模中对吊舱推进器整体采用滑移网格技术来实现螺旋桨的旋转效应 , 能够更真实地模拟螺旋桨和舱体、 支架等之间的相互作用。 采用FLUENT 前处理软件 GAMBIT 生成的吊舱推进器固定区域网格模型如图 1 所示 , 网格总数 80 万, 最差网格畸变度为 0.857, 动区域为一圆柱体 , 直 径 1.27D, 网格模型如图 2 所示 , 网格总数 68 万, 最差网格畸变度为0.798。总网格数为 148 万。动区域和固定区域接触面上的网格尽量一致 , 接触面附近区域的网格要求尽量精细 , 对流动变化剧烈的区域 , 如叶梢、导边、 随边、 桨毂上的网格进行了加密。 表 1 螺旋桨模型参数 叶数 叶数 符号 N 单位 [-] 数值 5 直径 D [m] 0.200 转速 N r/R＝ 0.7 处螺距比 平均螺距比 P0.7/D Pmean/D A E/A O [s-1 ] [-] 15 1.07068 [-] 1.04116 盘面比 [-] 0.614 r/R=0.7 处弦长 r/R=0.7 处桨叶厚度侧斜角 c0.7 [m] 0.0504 t0.7 θs 纵斜角 θ [mm] [ °] [ °] 1.9056 22.09 -8 毂径比 dh/D [-] 0.24 表 2 舱体、 支架模型参数 名称 符号 单位 数值 舱体长度 Lp [m] 0.2759 长度直径比 Lp/D [-] 1.3795 舱体最大直径 dp [m] 0.0867 舱体直径比 dp/D [-] 0.4335 间距直径比 b/D [-] 0.5335 支架在 r/R=0.7 处的弦长 c [m] 0.1467 图 1 吊舱推进器计算域网格模型图 图 1 吊舱推进器计算域网格模型 吊舱推进器单元桨和整体敞水性能数值计算 单元桨敞水性能计算 整个吊舱推进器由螺旋桨、 桨毂、 桨毂帽、 舱体、 支架以及尾鳍组成, 螺旋桨叶片工作在非定常流场中 , 要了解其水动力性能 , 必须计及各部件之间的相互影响在非定常流场中进行考察。为减少非定常计算量 ,