導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳的水動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)及噪聲性能分析.pdf

1、節(jié)能和環(huán)保是綠色船舶的兩個(gè)重要理念，推進(jìn)器作為船舶主要能耗源和噪聲源已受到越來(lái)越多研究人員的關(guān)注。導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳結(jié)合了導(dǎo)管螺旋槳和對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳的特點(diǎn)，具有高效率、高推力和低噪音的優(yōu)勢(shì)，而國(guó)內(nèi)外對(duì)其性能研究還非常少。本文在一臺(tái)單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管螺旋槳19A/Ka4-55的基礎(chǔ)上，根據(jù)葉柵理論設(shè)計(jì)導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳，然后利用基于粘性計(jì)算流體力學(xué)的CFX以及Lighthill聲類比有限元法的Actran軟件對(duì)導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳水動(dòng)力性能以及無(wú)空化噪聲性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分

2、析，并與單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管槳進(jìn)行了對(duì)比。
　　首先，本文分別介紹了導(dǎo)管螺旋槳和對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳各自的特點(diǎn)以及它們組合而成的導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳幾種可行的結(jié)構(gòu)，由于導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳理論方面的研究相當(dāng)稀少，本文分別概括總結(jié)了關(guān)于導(dǎo)管螺旋槳、對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳的水動(dòng)力性能以及螺旋槳噪聲分析方面的研究方法以及發(fā)展趨勢(shì)。
　　其次，運(yùn)用粘流計(jì)算流體力學(xué)CFD方法預(yù)報(bào)了一臺(tái)普通單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管螺旋槳19A/Ka4-55的敞水性能，并與敞水實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，進(jìn)行了數(shù)值方法正確性以及網(wǎng)格

3、無(wú)關(guān)性驗(yàn)證?；趯?dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳與葉輪機(jī)在形態(tài)以及內(nèi)部流動(dòng)形式的相似性，在普通導(dǎo)管槳基礎(chǔ)上根據(jù)葉柵理論初步設(shè)計(jì)了一臺(tái)導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳，并計(jì)算其水動(dòng)力性能，與單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管槳進(jìn)行對(duì)比。
　　再次，分析了初步設(shè)計(jì)的導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳性能不理想的原因，重新對(duì)前后槳的螺距匹配進(jìn)行分析，分別采用了等出口處切向誘導(dǎo)速度和等加功量比兩種設(shè)計(jì)方案，通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)最佳匹配。由于導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳旋轉(zhuǎn)時(shí)周期性的相位變化，槳葉推力、轉(zhuǎn)矩周期性變化幅值大，即激振力大，于是研究了

4、不同前后槳葉數(shù)匹配對(duì)激振力的影響。
　　最后，以非定常計(jì)算得到的螺旋槳流場(chǎng)的時(shí)域速度場(chǎng)，通過(guò)傅立葉變換得到頻域噪聲源，通過(guò)Lighthill聲類比變分公式有限元法進(jìn)行聲傳播計(jì)算，分別預(yù)報(bào)了均勻來(lái)流和非均勻來(lái)流下導(dǎo)管對(duì)轉(zhuǎn)槳和單轉(zhuǎn)子導(dǎo)管槳的無(wú)空泡噪聲，并進(jìn)行對(duì)比及分析，研究了螺旋槳噪聲聲壓級(jí)頻譜特性，噪聲聲壓級(jí)隨距離、進(jìn)速系數(shù)的變化情況，聲壓級(jí)指向性、聲源特性等特點(diǎn)。
　　本文主要初步研究了一種新型推進(jìn)器的水動(dòng)力性能設(shè)計(jì)方法以及