对转桨叶数比对敞水性能影响的CFD分析

作者：郑健; 何东亚; 万德成

来源：水动力学研究与进展A辑, 2018, 33(02): 169-175.

DOI：10.16076/j.cnki.cjhd.2018.02.004

• 对转螺旋桨
• 滑移网格法
• 节能效果
• 叶数比
• 非定常受力

对转桨相比于单桨,不仅具有较高的推进效率,还具有较好的空泡性能和较低的振动噪声,但由于前后桨的相互干扰,其推力和扭矩呈现非常明显的非定常特点。在前后桨不同叶数比下,对转桨的敞水性能具有不同的特征。目前,基于RANS方程,SST k-ω湍流模型和滑移网格方法的CFD方法已被广泛应用于螺旋桨敞水性能的研究中,此方法不仅具有相对较高的计算精度和效率,还可以获得较详细的流场,这有助于我们更深入地认识对转桨的相互干扰及其节能机理。该文分析了前、后桨叶数比为4:4和4:5的对转桨的敞水性能,推力和扭矩的预报结果与试验结果差别在5%以内,但叶数比为4:4的对转桨的受力脉动幅值相对于CRP4较大,脉动频率相对于CRP4较小,两者的变化频率皆和轴频、叶数成一定的关系。计算结果显示,对转桨的推进效率比单桨高8.73%,通过尾流场切向速度分布发现,对转桨的后桨可大幅度回收前桨损失的周向涡动能。

• 单位
  海洋工程国家重点实验室; 上海交通大学; 建筑工程学院