基于新型剖面设计的螺旋桨空泡性能优化
Optimization of Propeller Cavitation Perfromance Based on New Profile Design
最近二十年来,螺旋桨空泡问题一直是船舶行业研究的热点问题,不少学者致力于这方面的研究,探索空泡形成的机理,寻求避免产生空泡的方法。由于空泡形成的过程过于复杂,目前的研究并未能完全地揭示其产生的机理,但在抑制空泡产生的方法研究上,则取得了一些有效的进展。其中之一就是通过翼型剖面优化设计来获得比传统剖面更为优良的抗空泡性能。本文使用Eppler方法进行新型抗空泡剖面设计,利用新剖面的优良抗空泡性能来提升螺旋桨的空泡性能。发展了一种基于新型抗空泡剖面设计的螺旋桨多目标权衡优化方法。本文研究了Eppler方法中主要控制参数对翼型剖面性能的影响。并提出了一种设计方法能够合理地设置翼型表面的攻角分布以有效地控制翼型剖面拱度分布和厚度分布,使得设计出的翼型剖面具有较好的抗空泡性能,而且能够根据需要修改设计参数对翼型空泡斗的位置进行调整。从而实现了翼型剖面设计和螺旋桨设计之间的良好匹配。将设计的新剖面用于螺旋桨空泡性能优化,发展了一种基于新型抗空泡剖面设计的螺旋桨多目标权衡优化方法。以螺距分布为优化变量,以敞水效率和若干半径处的最小压力系数为目标函数,构造了螺旋桨空泡性能优化问题的数学模型。利用iSIGHT多学科综合优化平台集成螺旋桨面元法性能预报程序,实现了优化过程自动化,建立了利用新型抗空泡剖面对螺旋桨空泡性能进行优化的工程方法。采用多种不同的优化算法进行优化,并对不同的优化方案进行了比较。计算表明,本文提出的基于新型抗空泡剖面设计的螺旋桨空泡性能优化方法是有效的,具有一定的工程实用价值。
- 作者：
- 龙文
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 船舶与海洋结构物设计制造
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 谢伟
- 中图分类号：
- U664.33
- 关键词：
- 新剖面；螺旋桨；空泡；优化
- New profile；propeller；cavitation；optimum