水翼、螺旋桨空泡性能数值预报的研究.pdf

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工学硕士学位论文

水翼、螺旋桨空泡性能数值预报研究





硕士研究生:曹普孙
指导教师:黄胜教授
学科、专业:流体力学
论文主审人:




哈尔滨工程大学
2011 年 12 月
分类号: 密级:
U D C : 编号:



工学硕士学位论文


水翼、螺旋桨空泡性能数值预报研究



硕士研究生:曹普孙
指导教师:黄胜教授
学位级别:工学硕士
学科、专业:流体力学
所在单位:船舶工程学院
论文提交日期:2011 年 12 月
论文答辩日期: 年月
学位授予单位:哈尔滨工程大学
Classified Index:
:


A Dissertation for the Degree of


Numerical simulation of cavitating hydrofoils and
Propeller



Candidate: Cao Pusun
Supervisor: Prof. Huang Sheng
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Fluid Mechanics
Date of Submission: Dec,2011
Date of Oral Examination: ,
University: Harbin Engineering University
哈尔滨工程大学
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日期: 年月日

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作者(签字): 导师(签字):
日期: 年月日年月日
水翼、螺旋桨空泡性能数值预报研究
摘要
随着现代舰船对快速性及隐蔽性的要求越来越高,作为舰船的最主要的推进装置的
螺旋桨的水动力性能和空泡性能一直是研究者的主要研究内容,也是造船界所密切关心
的。由于快速性的要求,螺旋桨上不可避免的会产生空泡,易导致脉动力急剧增大,还
会对船体造成腐蚀和噪声。因此,对螺旋桨的水动力性能和空泡性能的研究,从而为提
高舰船的快速性尤为重要。本文主要用数值计算方法对水翼和螺旋桨的空泡性能预报进
行了研究。编写了一套完整的计算二维水翼、三维水翼和螺旋桨的水动力性能和空泡
性能的程序。
对于二维水翼、三维水翼和螺旋桨的空泡性能数值预报,本文采用了基于面元法的
非线性理论的空泡模型。二维水翼的空泡面由两个边界问题决定,其一,已知空泡长度,
空泡数未知,求空泡面和空泡数;其二,已知空泡数,空泡长度未知,求空泡面和空泡
长度。基于这样的二维水翼的空泡问题,本文采用了混合迭代法,迭代至收敛后的空泡
面既满足压力条件也满足条件法向速度为零。
对于三维水翼和螺旋桨额空泡性能数值预报,本文采用了基于面元法的空泡末端封
闭模型及压力恢复模型,通过压力库塔迭代,直至空泡面收敛。运用动力学边界条件和
运动学边界条件,根据已知的空泡数,进行空泡面迭代,直至收敛后的空泡面的末端空
泡厚度的某一接近零的定值。
通过算例计算可知,本文所运用的方法能很好的预报水翼及螺旋桨的空泡性能。最
后,还分析影响水翼及螺旋桨空泡的因素,以及具体变化情况。
关键词: 水翼;螺旋桨;面元法;空泡数;