上海交通大学学报 ›› 2020, Vol. 54 ›› Issue (8): 831-838.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.069
收稿日期:
2019-03-13
出版日期:
2020-08-28
发布日期:
2020-08-18
通讯作者:
熊鹰
E-mail:xiongying0920@163.com
作者简介:
徐 野(1991-),男,吉林省长春市人,博士生,主要研究方向为船舶流体动力性能
基金资助:
XU Ye, XIONG Ying(), HUANG Zheng
Received:
2019-03-13
Online:
2020-08-28
Published:
2020-08-18
Contact:
XIONG Ying
E-mail:xiongying0920@163.com
摘要:
为研究高速双桨船螺旋桨空泡状态下的脉动压力特性,在深水拖曳水池中开展了螺旋桨敞水试验,在大型循环水槽中使用完整船模开展了螺旋桨船后水动力性能、脉动压力测量和空泡观测试验.试验结果表明,脉动压力的最大幅值随螺旋桨转速的增加而增大,不稳定片空泡会导致脉动压力高阶分量增加;随着空泡的发展,脉动压力幅值最大位置逐渐向船体内侧移动,螺旋桨达到一定转速后,其脉动压力分布基本保持不变.采用剪切应力输运(SST)k-ω模型及流体体积(VOF)方法,建立了螺旋桨脉动压力和空泡的计算流体动力学(CFD)数值计算方法,并通过计算与试验结果的对比发现,该方法的计算结果在无空泡和高转速工况下与试验结果吻合较好.由于不能很好地对不稳定片空泡进行模拟,在其出现时脉动压力计算值偏大.计算值的衰减和试验中两桨的相位差导致靠近船体内侧的监测点脉动压力误差较大.
中图分类号:
徐野, 熊鹰, 黄政. 双桨船螺旋桨空泡脉动压力的试验及数值研究[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(8): 831-838.
XU Ye, XIONG Ying, HUANG Zheng. Test and Numerical Study of Propeller Cavitation Induced Fluctuating Pressure of Twin-Propeller Ship[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2020, 54(8): 831-838.
[1] | 盛振邦, 刘应中. 船舶原理[M]. 上海: 上海交通大学出版社, 2004. |
SHENG Zhenbang, LIU Yingzhong. Ship theory[M]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University Press, 2004. | |
[2] | 伍锐, 季盛, 沈浩, 等. 螺旋桨诱导船体表面脉动压力预报的试验研究[J]. 上海船舶运输科学研究所学报, 2011,34(1):15-20. |
WU Rui, JI Sheng, SHEN Hao, et al. Experimental study of predicting propeller-induced ship hull fluctuation[J]. Journal of Shanghai Ship and Shipping Research Institute, 2011,34(1):15-20. | |
[3] | RIZZUTO E, TANI G, VIVIANI M. Experimental analysis of the influence of ship wake scaling on marine propeller radiated noise and pressure pulses[C]// 21st International Congress on Sound and Vibration. Beijing: ASC, 2014: 1-8. |
[4] | 舒敏骅, 沈浩, 尤云祥, 等. 非均匀来流条件下螺旋桨诱导的脉动压力变化特性试验研究[J]. 推进技术, 2017,38(6):1287-1293. |
SHU Minhua, SHEN Hao, YOU Yunxiang, et al. Experimental study on variation characteristics of pressure fluctuations induced by propeller in non-uniform flow[J]. Journal of Propulsion Technology, 2017,38(6):1287-1293. | |
[5] | 马艳, 陆芳, 黄红波, 等. 集装箱船模型螺旋桨空泡与脉动压力比对试验研究[C]// 第二十五届全国水动力学研讨会暨第十二届全国水动力学学术. 北京: 海洋出版社, 2013: 588-594. |
MA Yan, LU Fang, HUANG Hongbo, et al. Compare test study on propeller cavitation and fluctuation pressure of container ship model[C]//25th National Hydrodynamic Seminar and 12th National Hydrodynamic Academic Conference. Beijing: China Ocean Press, 2013: 588-594. | |
[6] | 张志荣, 朱建良, 赵峰, 等. 减压拖曳水池中螺旋桨空泡诱导的船体脉动压力测量方法研究[J]. 船舶力学, 2001,5(4):1-6. |
ZHANG Zhirong, ZHU Jianliang, ZHAO Feng, et al. Study on experimental method of measuring fluctuating pressure on ship hull induced by cavitating propeller in depressurized towing tank[J]. Journal of Ship Mechanics, 2001,5(4):1-6. | |
[7] | 叶金铭, 熊鹰, 孙海涛, 等. 空泡螺旋桨诱导的双桨船脉动压力数值预报[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2013,34(5):568-574. |
YE Jinming, XIONG Ying, SUN Haitao, et al. Numerical prediction of pressure fluctuations induced by cavitating propeller on twin-screw ship[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2013,34(5):568-574. | |
[8] |
GÜNGÖR E, BEDII OZDEMIR I. Simulation of oblique propeller flow including cavitation and pressure pulses[J]. Underwater Technology, 2016,33(4):203-213.
doi: 10.3723/ut.33.203 URL |
[9] | 刘辉, 冯榆坤, 陈作钢, 等. 船舶艏侧推器脉动压力数值计算[J]. 上海交通大学学报, 2017,51(3):294-299. |
LIU Hui, FENG Yukun, CHEN Zuogang, et al. Numerical study of pressure fluctuation for bow thruster[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2017,51(3):294-299. | |
[10] | 黄红波, 陆芳, 施小勇, 等. 民船螺旋桨空泡与脉动压力特征关系研究[C]//第二十二届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议. 上海: 海洋出版社, 2011: 500-508. |
HUANG Hongbo, LU Fang, SHI Xiaoyong, et al. Characteristic study between cavitation pattern and pressure fluctuation for commercial carrier[C]//22nd National Hydrodynamic Seminar and 10th National Hydrodynamic Academic Conference. Shanghai: China Ocean Press, 2011: 500-508. | |
[11] |
MENTER F R. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications[J]. AIAA Journal, 1994,32(8):1598-1605.
doi: 10.2514/3.12149 URL |
[12] | SCHNERR G H, SAUER J. Physical and numerical modeling of unsteady cavitation dynamics[C]// 4th International Conference on Multiphase Flow. New Orleans: ICMF, 2001: 1-8. |
[1] | 秦广菲, 姚慧岚, 张怀新. 螺旋桨脉动压力作用下自航船舶艉部振动数值研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(9): 1148-1158. |
[2] | 宋深科, 夏立, 邹早建, 邹璐. 大型邮轮与集装箱船水动力相互作用数值研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 919-928. |
[3] | 孙健, 彭斌, 朱兵国. 无油双涡圈空气涡旋压缩机的数值模拟及试验研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 611-621. |
[4] | 张俊涛, 刘晓晶, 张滕飞, 柴翔. 子通道程序对PSBT空泡分布实验计算的不确定性量化分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(10): 1420-1426. |
[5] | 许海雨, 罗凯, 黄闯, 左振浩, 古鉴霄. 低弗劳德数通气超空泡初生及发展演变特性[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 934-941. |
[6] | 刘恒, 伍锐, 孙硕. 非均匀流场螺旋桨空泡数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 976-983. |
[7] | 杨梦姚, 毛璐璐, 韩兆龙, 周岱, 雷航, 曹宇. 三叶片H型垂直轴风力机风振与减振研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(4): 347-356. |
[8] | 吴利红, 封锡盛, 叶作霖, 李一平. 自主水下机器人强制自航下潜的类物理模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(3): 290-296. |
[9] | 张宇, 王晓亮. 基于径向点插值方法的柔性螺旋桨气动弹性模拟[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(9): 924-934. |
[10] | 牟介刚, 章子成, 谷云庆, 施郑赞, 郑水华. 圆形非光滑表面叶片对离心泵空化特性的影响[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(6): 577-583. |
[11] | 夏立, 邹早建, 袁帅, 曾智华. 基于非侵入式混沌多项式法的随机阻曳流CFD模拟不确定度量化[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(6): 584-591. |
[12] | 郭军,陈作钢,戴原星,陈建平. 喷水推进器进流面获取方法及其应用[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(1): 1-9. |
[13] | 谢行,任慧龙,陶凯东,冯亿坤. 应用改进流体体积法的楔形体斜向入水研究[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(1): 20-27. |
[14] | 黄福祥, 吴昌楠, 李 想, 李新飞, 李隶辉, 阴炳钢. 动力定位船桨-桨干扰建模及分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2019, 6(2): 536-543. |
[15] | 李清,于汉,杨德庆. 多类振动噪声源下舰船水下噪声的耦合声场计算方法[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2019, 53(2): 161-169. |
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