上海交通大学学报(自然版) ›› 2011, Vol. 45 ›› Issue (04): 486-493.
杨琼方, 王永生, 黄斌, 刘登成
出版日期:2011-04-29
发布日期:2011-04-29
基金资助:国家自然科学基金资助项目(51009144)
YANG Qiong-Fang, WANG Yong-Sheng, HUANG Bin, LIU Deng-Cheng
Online:2011-04-29
Published:2011-04-29
摘要: 同时采用Lerbs非最优螺旋桨理论和Epps最佳环量分布理论,将螺旋桨升力线方法由初始设计应用扩展到敝水性能预报,对DTMB 4119、4381、4382和4497这4个螺旋桨的敞水性能曲线进行了预报分析.针对升力线方法在中度负载区间的适用限制和无法在黏性流场中考虑桨叶空化性能的缺陷,进一步将Epps方法与雷诺时均(RANS)模拟相结合,可明显提高低、高负载区间的敞水性能预报精度.Epps方法预报精度要高于Lerbs方法,能够满足工程初始分析需求.随着远离设计工况点(低、高进速系数)其预报误差变大,桨叶侧斜程度和纵倾存在也会增大预报误差.RANS模拟时桨叶切面型值由升力线方法提供,桨叶几何和六面体网格划分均采用程式化操作实现.在分析网格因素影响后,所得推力和力矩系数以及压力系数分布均匀与实验值吻合较好.在RANS模拟中加入混合物均相流空化模型后,可定量得出桨叶梢涡涡束在一定距离内的螺旋轨迹.结合桨叶最大负载截面的空化斗性能和梢涡涡束最小压力点幅值,可相对判定桨叶空化性能.构建了基于水动力性能评价的螺旋桨参数化设计和非空化与空化性能预报的数值平台.
中图分类号:
杨琼方, 王永生, 黄斌, 刘登成. 融合升力线理论和雷诺时均模拟在螺旋桨设计和 水动力性能预报中的应用[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2011, 45(04): 486-493.
YANG Qiong-Fang, WANG Yong-Sheng, HUANG Bin, LIU Deng-Cheng. Integrated Lifting Line Theory and RANS Simulation for Propeller Design and Hydrodynamics Prediction[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2011, 45(04): 486-493.
| [1]Kerwin J. Lecture notes on hydrofoils and propellers[M]. Cambridge, MA: Massachusetts Institute of Technology, 2001.[2]Chung H. An enhanced propeller design program based on propeller vortex lattice lifting line theory[D]. Cambridge:Massachusetts Institute of Technology, 2007.[3]D’Epagnier K. A computational tool for the rapid design and prototyping of propellers for underwater vehicles[D]. Cambridge:Massachusetts Institute of Technology, 2007.[4]Stubblefield J. Numericallybased ducted propeller design using vortex lattice lifting line theory[D]. Cambridge:Massachusetts Institute of Technology, 2008.[5]Lerbs H W. Moderately loaded propellers with a finite number of blades and an arbitrary distribution of circulation[M]. New York: SNAME, 1952: 73123.[6]Flood K M. Propeller performance analysis using lifting line theory[D]. Cambridge:Massachusetts Institute of Technology, 2009.[7]Coney W B. A method for the design of a class of optimum marine propulsors[D]. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology, 1989.[8]Epps B P, Stanway M J, Kimball R W. OpenProp: An opensource design tool for propellers and turbines[C]//Symposium of Propellers and Shafting. U S A: SNAME, 2009.[9]Peterson C J. Minimum pressure envelop cavitaion analysis using twodimensional panel method[D]. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology, 2008.[10]杨琼方, 王永生, 张志宏, 等. 大侧斜螺旋桨敞水性能的RANSEs模拟[J]. 湖南科技大学学报(自然科学版), 2008, 23(4): 6670.YANG Qiongfang, WANG Yongsheng, ZHANG Zhihong, et al. RANSEs simulation of highly skewed propeller’s open water performances[J]. Journal of Hunan University of Science and Technology, 2008, 23(4): 6670.[11]杨琼方, 王永生, 范露. CFD在“机电一体化”导管桨性能分析及优化设计中的应用[J]. 机械工程学报, 2010, 46(1): 162168.YANG Qiongfang, WANG Yongsheng, FAN Lu. Hydrodynamic performance analysis and optimization design of mechatronic ducted propeller with CFD[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(1): 162168.[12]杨琼方, 王永生, 刘凯. 鱼雷推进性能的经验公式与计算流体力学预测[J]. 上海交通大学学报, 2010, 44(1): 124129.YANG Qiong fang, WANG Yong sheng, LIU Kai. Empirical formulas prediction and CFD calculations of torpedo’s propulsion characteristics[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2010, 44(1): 124129. [13]杨琼方, 王永生, 李翔. 喷水推进泵通用特性曲线的计算流体动力学分析[J]. 清华大学学报:自然科学版, 2010, 50(8): 13111315.YANG Qiongfang, WANG Yongsheng, LI Xiang. Computational fluid dynamics analyses for generalized waterjet pump performance curves[J]. Journal of Tsinghua University:Sci & Tech, 2010, 50(8): 13111315. |
| [1] | 陈振纬, 陆家林, 陈旭鹏. 叶尖侧斜与纵倾耦合对Kappel螺旋桨水动力性能的影响[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(3): 399-407. |
| [2] | 于凯, 成晨, 时光宇, 刘登成, 王超. 斜流条件下螺旋桨空泡特性的数值研究[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(3): 408-417. |
| [3] | 牟军敏, 焦玉飞, 李梦霞, 赵兴亚, 吕浩然. 船舶锚泊对锚地周边海缆损坏的风险[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(3): 440-451. |
| [4] | 程亦薇, 王健, 崔腾飞, 等. 船对船加注系统包络面安全性设计[J]. 海洋工程装备与技术, 2026, 13(1): 101-106. |
| [5] | 王晓磊, 王腾, 魏梅, 等. 船舶数据仿真测试平台[J]. 海洋工程装备与技术, 2026, 13(1): 69-76. |
| [6] | 李钰婷, 谢可欣, 梁镇杰, 等. 竹骨乌篷:古代传统船模的技艺复现与文化探索[J]. 海洋工程装备与技术, 2026, 13(1): 18-23. |
| [7] | 杨明慧, 韦亚利, 卢俊言, 李昕海. 基于窗口注意力机制的可见光-SAR跨模态目标匹配方法[J]. 空天防御, 2026, 9(1): 73-79. |
| [8] | 刘涵, 苏焱, 张国强. 基于支持向量回归的破损船舶横摇运动快速预报[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(7): 1041-1049. |
| [9] | . 考虑时间窗和灵活返回基地的拖船调度研究[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(6): 1276-1288. |
| [10] | . 基于模型预测控制的欠驱动USV自主航行模型[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(6): 1255-1264. |
| [11] | 张舒天, 陈泽瀚, 田钰涛, 等. 模块化理念下的海上浮动基地的结构设计[J]. 海洋工程装备与技术, 2025, 12(4): 18-31. |
| [12] | 张澳圆, 胡小锋, 张亚辉. 多场景多目标动态变化下船舶小组立装焊重调度[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(4): 476-488. |
| [13] | 甄春博, 刘世豪, 张爱锋, 邢世柱, 张润泽. 基于缺口应力法的船舶焊接结构疲劳强度分析[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(4): 458-465. |
| [14] | 彭程, 吴昊, 夏华波, 杨学利, 赵云飞, 吴福龙. 甲醇加注船技术方案[J]. 海洋工程装备与技术, 2025, 12(2): 1-7. |
| [15] | 郑茂, 丁世淦, 兰加芬. 基于数值计算的非常规船型操纵运动建模[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(12): 1824-1836. |
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