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] | 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] | 刘逸, 张开林, 邵帅, 向泓旭. 基于热-流-固耦合的齿轮箱稳态热性能研究[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(5): 666-674. |
| [4] | 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. |
| [5] | 张耕, 姚建喜. 波浪中的螺旋桨水动力性能数值分析[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 175-187. |
| [6] | 高楠, 胡安康, 侯立勋, 常欣. 基于深度学习的螺旋桨水动力性能快速预报方法[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 188-200. |
| [7] | 侯先瑞, 周星宇, 黄骁骋. 基于物理信息神经网络的船舶螺旋桨尾流场重构[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(11): 1654-1664. |
| [8] | 袁亚琦1, 李世阳1 , 郑佳1, 李明睿2. 基于CFD的气体超声流量计组合式整流器的研究[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2023, 28(5): 611-620. |
| [9] | 郭海鹏, 邹早建, 李广年. 基于OpenFOAM的螺旋桨紧急倒车工况数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(2): 168-176. |
| [10] | 吴春晓, 卢雨, 刘社文, 顾朱浩, 邵思雨, 邵武, 李闯. 新型仿生螺旋桨优化设计[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(11): 1421-1431. |
| [11] | 张嶔, 王鑫宇, 王智程, 王天源. 大角度斜流下螺旋桨与导管桨尾流场特性[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(11): 1432-1441. |
| [12] | 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. |
| [13] | 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. |
| [14] | 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. |
| [15] | 戴孟祎, 张志豪, 涂佳黄, 韩兆龙, 周岱, 朱宏博. 尾缘襟翼偏转角对不同翼型的垂直轴风力机气动影响研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(12): 1619-1629. |
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