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1、吊艙式推進器敞水性能研究韓蕓，沈興榮，張崢摘要吊艙武推進器是伴隨水而艦船電力推進技術的發(fā)展而于20世紀80年代末發(fā)展起來的一種新型推進器。這種推進器集常規(guī)推進方式的舵、軸系、支架等附體于一身，利于重新優(yōu)化艦船醍部線型，改善阻力性能。木文對某型船拖式吊艙推進器的單元整體及單元槳的敞水性能分別進行了CFD分析利模型試驗的比較研究，目的在于考察吊艙推進器艙體、支架等對敞水性能的影響，為采用吊艙推進器的艦船快速性預報提供一定的參考。1引言吊艙式推進器的概念是山芬蘭KvacmcrMasa-Yard和ABB公司在19
2、89年率先捉出的。它突破了傳統(tǒng)的“柴油機加開放式的傳動軸系''推進系統(tǒng)的設計定式，集推進和操舵裝置于一體，省去了舵、軸系、軸支架等附體，能夠重新優(yōu)化船體尾部線型，改善阻力性能，極人地增加了船舶設計、建造和使用的靈活性，已經(jīng)在破冰船、可雙向行進油輪、豪華游船、定期班輪、客滾船以及眾多的工程船舶上獲得成功應用。木文以某船采用的拖式巾艙推進器為研究目標，M用商業(yè)軟件FLUENT分別對螺旋槳及吊艙推進器整體的敞水性能進行了定常和非定常數(shù)值計算，并與試驗結果進行比較，驗證了數(shù)值計算的可行性。本文同時考察了吊艙推進器
3、艙體、支架等對敞水性能的影響，為采用吊艙推進器的艦船快速性預報提供一定的參考。2螺旋槳和吊艙推進器敞水性能數(shù)值計算2.1螺旋槳和吊艙推進器模型本文所分析吊艙推進器由艙體、支架、尾鰭、槳轂、轂帽以及五葉螺旋槳組成，螺旋槳和吊艙推進器的模型參數(shù)分別如表1和表2所示。建模小對吊艙推進器整體采用滑移網(wǎng)格技術來實現(xiàn)螺旋槳的旋轉效應，可以更真實地模擬螺旋槳和艙體、支架等ZI'可的相互作用。采用FLUENT前處理軟件GAMBIT生成的吊艙推進器固定區(qū)域網(wǎng)格模型如圖1所示，網(wǎng)格總數(shù)80萬，最差網(wǎng)格畸變度為0.857,動區(qū)
4、域為一-圓林體，直徑1.27D,網(wǎng)格模型如圖2所示，網(wǎng)格總數(shù)68萬，最差網(wǎng)格畸變度為0.798。總網(wǎng)格數(shù)為148萬。動區(qū)域和固定區(qū)域接觸面上的網(wǎng)格盡量一致，接觸而附近區(qū)域的網(wǎng)格要求盡量精細，對流動變化劇烈的區(qū)域，如葉梢、導邊、隨邊、槳轂上的網(wǎng)格進行了加密。表1螺旋槳模型參數(shù)符號單位數(shù)值葉數(shù)N5肓徑D0.200轉速N[s'1]15r/R=0.7處螺距比Po.v/D[-]1.07068平均螺距比Pmean/D[-]1.04116盤而比Ae/Ao[-10.614r/R=0.7處弦長Co.7[m]0.0504r/
5、R=0.7處槳葉厚度to.7[mm]1.9056側斜角6s[°]22.09縱斜角e[°]轂徑比dh/D[-]0.24表2艙體、支架模型參數(shù)名稱符號單位數(shù)值艙體長度Lp[m]0.2759長度直徑比Lp/D[-]1.3795艙體最大直徑dp[m]0.0867艙體直徑比dp/D[-]0.4335間距直徑比b/D[-]0.5335支架在r/R=0.7處的弦長c[m]0」467圖1用艙推進器訃算域網(wǎng)格模型圖2動區(qū)域網(wǎng)格模型2.2吊艙推進器單元槳和整體敞水性能數(shù)值計算2.2.1單元槳敞水性能計算整個吊艙推進器由螺旋槳
6、、槳轂、槳轂帽、艙體、支架以及尾鰭組成，螺旋槳葉片工作在非定常流場中，要了解其水動力性能，必須計及各部件Z間的相互影響在非定常流場中進行考察。為減少非定常計算最，木文選取進速系數(shù)從0.4?0.9共6個。求解器為三維單精度基于壓力的非定常隱式求解器，湍流模型為Realizablek-s0各系數(shù)由下列公式計算：進速系數(shù)：螺旋槳推力系數(shù)：吊艙單元的推力系數(shù)：轉矩系數(shù)(槳和單元的相同)：KtxKq匕n*D-p*n2*D4TxP*712*D4敞水效率:雷諾數(shù):Qp^n2*Z）5r二Co^J町+（0.75*龍*好￡）
7、7V⑴⑵⑶⑷(6)單元槳敞水性能計算結果如表3和圖3所示。農3單元槳敞水性能計算結果JKtbuniokqHobun0.40.374920.572120.41740.50.333680.526350.504740.60.289570.476320.580820.70.242990.421010.643340.80.193960.358860.688520.90.142080.287890.70728圖3單元槳敞水特性Illi線圖2.2.2吊艙推進器敞水性能計算吊艙推進器敞水性能計算結果如表4和圖4所示。表4
8、吊艙推進器整體敞水性能計算結果JKtx10KqHox0.40.365680.572120.407110.50.323980.526350.490070.60.278710.476330.559030.70.231240.421010.612230.80.181350.358860.643760.90.128660.287890.64049--A--CFD--■--CFD--W--CFD一▲一EXP---EXP一—EXP0.35
