全回转推进器全回转过程水动力性能研究课件.ppt

1、全回转推进器回转过程水动力性能研究全回转推进器简介全回转推进器力学性能预报方法全回转推进器回转过程力学特性汇 报 内 容 ContentsContents小结1、全回转推进器简介p 概念内涵p 发展历史p 分类事例一、全回转推进器简介概念内涵1uAzimuthing thruster refer to those propulsion systems that can generate thrust vectors in a horizontal plane in any direction by rotating the propulsion unit around its vertical

2、 shaft on a continuous basis.uPodded propulsor is one kind of azimuthing thruster with electric motor in the under water housing and a propeller in the up stream of the housing.一、全回转推进器简介发展历史2u1950 first azimuthing thruster Schottel GmbH&Cou1970s promoted by frequency controlled E-motorsu1980s first

3、 small electric PODu1990 first electric POD 1.5MWu1998 14MW PODuNow 7MW azimuthing thrusters and 30MW POD一、全回转推进器简介分类事例3uZ driveuL dirve一、全回转推进器简介分类事例3uPushinguPulling2、全回转推进器力学性能数值方法p 困难挑战p 力学建模p 方程求解二、全回转推进器力学性能预报方法困难挑战1u海洋环境复杂（非定常、湍流）u两个耦合旋转轴 （螺旋桨旋转快，装置回转慢，直接同时模拟两个旋转轴费时费力（计算资源）二、全回转推进器力学性能预报方法困难挑

4、战1数值预报的本质n 解正确的方程-力学建模 n 求方程的正确解-方程求解二、全回转推进器力学性能预报方法力学建模2n 多个独立旋转轴问题的力学建模已十分成熟；坐标系转换，NS+科氏力n 多个耦合旋转轴问题，可直接处理，性价比超低；方法-解耦；可不可以解？怎么解？二、全回转推进器力学性能预报方法力学建模2n 可以解耦n 分解成多个回转角下推进器问题n定常法：固定回转角，螺旋桨旋转；n准定常法：回转，螺旋桨旋转；二、全回转推进器力学性能预报方法方程求解3单旋转轴/多个立旋转轴问题的求解方法已较为成熟；n 湍流问题-SST湍流模型；n 旋转问题-交界面技术；n 空间离散问题-网格策略；二、全回转推

5、进器力学性能预报方法方程求解3MARINTEK国际合作项目中斜流试验测试数据验证验证了斜流下全回转推进器水动力性能数值预报方法3、全回转推进器回转过程力学特性p 数值预报p 验证试验p 力学特性三、全回转推进器回转过程力学特性数值预报1n 解耦-0360，间隔10，36个斜流工况；n 工况-进速系数J0.508；n方法-RANS；n湍流模式 SST k-控制方程（RANSRANS方程）：1Reijjiiijijjjiijiju uuuuupau utxxxxxxx 0iiux三、全回转推进器回转过程力学特性验证试验2 为了验证数值预报结果的准确性，开发专用全回转推进器六分力动力仪。三、全回转推

6、进器回转过程力学特性验证试验2 在循环水槽用自研的全回转推进器六分力动力仪对某全回转推进器六分力进行了测量。36个试验工况。The tests were performed at rotating speed of propeller model nm=12.84 s-1 and the flow speed v=1.5m/s to meet the advance coefficient j=0.508.三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性3unit axial force(Fx)and side moment(My)u全回转推进器单元轴向力和侧向力矩计算结果与试验结果吻合良好；u均呈“

7、M”(“W”)形，且回转角在120和240 附近时最大；三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性3unit side force(Fy)and axial moment(Mx)u全回转推进器单元侧向力和轴向力矩计算结果与试验结果吻合良好；u均呈“反对称”形，且回转角在90和270 附近时最大；三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性3unit vertical force(Fz)and moment(Mz)u全回转推进器单元垂向力和力矩计算结果与试验结果吻合良好；u垂向力矩均呈“反对称”形，且回转角在150和210 附近时最大；u垂向力较小；三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性3propeller axial force(Fx)and moment(Mx)u全回转推进器螺旋桨轴向力知力矩均呈“M”(“W”)形，且回转角在120和240 附近时最大；三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性312002404、小结四、小结u建立了全回转推进器回转过程水动力性能预报方法；u预报方法得到了试验验证；u分析了全回转推进器回转过程力学特性，可指导全回转推进器设计；