学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

可调侧推器设计与水动力性能仿真研究

作　者: 沈海云
导　师: 杨将新；曹衍龙
学　校: 浙江大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 船舶侧推器可维修性桨叶设计 CFD仿真 RANS 水动力性能
分类号: U664.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 45次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

侧推器作为船舶辅助推进装置,协助船舶进出狭窄航道,配合舵面稳定航向,提高船舶零航速或低航速下的操纵性和安全性。因此,这种推进装置日益受到船舶设计与制造行业的青睐,现已在大型船舶上得到广泛应用。本文结合课题任务,提出了“可调侧推器设计与水动力性能仿真研究”,对船舶侧推器设计及相关技术与方法进行研究,分析侧推器流场特性,并对其水动力性能进行预报。第一章：阐述侧推器设计与水动力性能研究的背景及意义,介绍了国内外船舶侧推器的发展进程和关键技术,探讨了船舶螺旋桨水动力性能的研究现状,提出了论文的研究背景和论文框架。第二章：分析了船舶侧推器和可调螺距螺旋桨的工作原理,介绍了现有侧推器的结构特点和工作特性,提出了可调侧推器的总体设计方案。第三章：根据可调侧推器总体设计方案和相关功能和性能需求,结合机械产品的可维修性设计方法,对可调侧推器关键零部件进行结构设计。第四章：探讨桨叶的几何表达和数学描述,分别采用图谱法和涡格升力线法进行侧推器的桨叶设计,对比分析表明两种方法所设计的桨叶吻合较好。第五章：建立了基于雷诺平均模拟(RANS)的侧推螺旋桨CFD仿真数学模型和几何模型,应用混合网格划分技术进行侧推器流场计算域的网格划分,鉴于侧推器流场的紊流特性,构建侧推器的k-ε流模型。第六章：开展了侧推螺旋桨水动力性能的数值仿真研究,对比分析表明仿真结果与试验图谱吻合较好；研究了侧推器设计工况和过渡工况下的流场特性,实现了侧推器水动力性能的预报。第七章：概括全文内容,展望船舶侧推器发展前景。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-13
第1章绪论  13-25
  1.1 课题背景及意义  13-15
  1.2 船舶侧推器的研究现状  15-18
  1.3 船舶螺旋桨水动力性能研究现状  18-22
    1.3.1 螺旋桨水动力性能的理论分析方法  18-20
    1.3.2 螺旋桨水动力性能的数值模拟方法  20-22
  1.4 论文研究背景和框架  22-24
    1.4.1 研究背景  22-23
    1.4.2 论文框架  23-24
  1.5 本章小结  24-25
第2章可调侧推器基础理论与总体设计  25-40
  2.1 引言  25
  2.2 侧推器工作原理及其力学模型  25-30
    2.2.1 船舶侧推器工作原理  25-26
    2.2.2 船舶侧推器力学模型  26-28
    2.2.3 航速对侧推器的影响  28-30
  2.3 可调螺距螺旋桨工作原理  30-33
    2.3.1 可调螺距螺旋桨工作原理  30-31
    2.3.2 可调螺距螺旋桨组成  31-32
    2.3.3 可调螺距螺旋桨性能特点  32-33
  2.4 可调侧推器总体设计  33-39
    2.4.1 可调侧推器设计准则  33-34
    2.4.2 可调侧推器系统组成  34-35
    2.4.3 调侧推器结构分析  35-37
    2.4.4 可调侧推器总体设计方案  37-39
  2.5 本章小结  39-40
第3章基于维修性分析的可调侧推器结构设计  40-62
  3.1 引言  40
  3.2 侧推器的可维修性设计  40-44
    3.2.1 可维修性概念  40-41
    3.2.2 侧推器的维修性度量  41-43
    3.2.3 侧推器关键零部件强度梯度  43-44
  3.3 桨轴设计  44-52
    3.3.1 桨轴结构设计  44-46
    3.3.2 桨轴结构可维修性分析  46-48
    3.3.3 桨轴强度校核  48-51
    3.3.4 桨轴有限元仿真分析  51-52
  3.4 立轴设计  52-57
    3.4.1 立轴结构设计  52-53
    3.4.2 立轴结构可维修性分析  53-56
    3.4.3 轴强度校核与有限元仿真分析  56-57
  3.5 调距机构设计  57-61
    3.5.1 转叶机构方案设计  57-59
    3.5.2 调距机构结构设计  59-60
    3.5.3 螺距反馈机构设计  60-61
  3.6 本章小结  61-62
第4章可调侧推器桨叶设计  62-79
  4.1 引言  62
  4.2 螺旋桨桨叶几何表达与数学描述  62-65
    4.2.1 螺旋桨桨叶的几何表达  62-64
    4.2.2 螺旋桨桨叶的数学描述  64-65
  4.3 基于图谱法的螺旋桨桨叶设计  65-72
    4.3.1 B-δ型图谱的建立  65-67
    4.3.2 侧推螺旋桨图谱设计  67-72
  4.4 基于涡格升力线理论的螺旋桨桨叶设计  72-78
    4.4.1 涡格升力线理论  72-75
    4.4.2 侧推螺旋桨涡格升力线设计  75-78
  4.5 本章小结  78-79
第5章基于CFD可调侧推器的仿真模型  79-87
  5.1 引言  79-80
  5.2 侧推器水动力数学模型  80-83
    5.2.1 控制方程  80-81
    5.2.2 湍流模型  81-83
  5.3 侧推器几何模型及其网格划分  83-85
    5.3.1 几何模型  83-84
    5.3.2 网格划分  84-85
  5.4 计算域及边界条件  85-86
    5.4.1 计算域  85-86
    5.4.2 边界条件  86
  5.5 本章小结  86-87
第6章可调侧推器水动力性能仿真分析  87-97
  6.1 引言  87
  6.2 可调侧推器敞水性能分析  87-90
  6.3 设计工况下侧推器流场分析  90-93
    6.3.1 设计工况下侧推器压力场  90-91
    6.3.2 设计工况下侧推器速度场  91-93
  6.4 过渡工况下侧推器流场分析  93-96
  6.5 本章小结  96-97
第7章总结与展望  97-99
  7.1 全文总结  97
  7.2 工作展望  97-99
参考文献  99-103

可调侧推器设计与水动力性能仿真研究

内容摘要

全文目录

相似论文