水下机器人螺旋桨的设计与仿真分析

作者：胡庆; 任福深; 岳会宇; 张铎

来源：石油机械, 2020, 48(03): 80-89.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2020.03.011

• 水下机器人
• 螺旋桨
• 仿真分析
• 图谱法
• fluent

推进器是水下机器人的动力装置,螺旋桨是水下推进器的重要组成部分。为了设计出一套高性能的螺旋桨,首先基于图谱法对磁耦合螺旋桨进行了理论设计,确定了螺旋桨的各项结构参数,完成了螺旋桨的初步设计方案;其次基于流体力学的方法,利用Fluent软件对螺旋桨进行了模拟计算和仿真分析。分析结果表明:螺距比的选择受到工作时的进速系数和螺旋桨的推力系数共同制约,在保证螺旋桨推力系数达到要求的前提下,进速系数越小,螺距比选小值;盘面比大小不影响桨叶面上的推力,所以螺旋桨效率很接近,当高进速系数时,单位桨叶面提供的推力相等,盘面比大的螺旋桨可以吸收更多的主机功率,效率更高;螺旋桨外缘与导管内径间隙越小,螺旋桨的推进系数越大,导管螺旋桨效率最高;随着收缩系数的改变,在某些进速系数下导管螺旋桨推力系数稍微有些波动,总体大小基本不变,但是收缩系数不可以过大;如果载荷较大,则取较小的扩张系数;如果载荷较小,则取较大的扩张系数。研究结果对水下机器人螺旋浆的进一步优化设计有一定的参考作用。

• 单位
  大庆油田有限责任公司第一采油厂; 东北石油大学