螺旋桨-舵球-扭曲舵一体化节能设计

摘要

组合式水动力节能附体推进装置是一类新型的节能装置，该类装置有效利用多个水动力节能附体装置间有利的相互干扰，其节能效果往往大于单个节能装置。螺旋桨-舵球-扭曲舵新型推进系统就是其中之一。该装置通过优化桨舵之间的干扰以达到节能的目的。该新型推进装置通过加装舵球，改善螺旋桨尾流场，提高螺旋桨推进效率；将方向舵的前缘设计成扭曲状，增加舵的附加推力，以回收螺旋桨将尾涡中的能量。螺旋桨-舵球-扭曲舵新型推进装置通过对舵的合理改装，提高桨舵系统的水动力性能，同时保证了船舶操纵性需求，是一种成本低廉，节能效果显著的推进系统。
　　本研究主要内容包括：⑴确定原型桨-舵系统，并在此基础上加装舵球形成原型桨-舵球-常规舵系统，然后探究了舵厚比与舵球和螺旋桨的直径比对桨-舵球-常规舵系统水动力性能的影响，将计算值与原型桨舵系统以及原型桨-舵球-常规舵系统水动力性能做对比，对原型桨-舵球-常规舵系统进行优化设计；基于势流理论探讨了以最大附加推力为目的的扭曲舵设计原理，形成了螺旋桨-舵球-扭曲舵推进系统，计算螺旋桨桨-舵球-扭曲舵系统整体水动力性，并将计算结果与优化后的桨-舵球-扭曲舵系统整体水动力性能做对比，验证扭曲舵设计的合理性。⑵计算某KCS船船艉的伴流分数(只考虑轴向伴流)及其分布，然后按照(1)的思路确定原型螺旋桨-舵系统和螺旋桨-舵球-舵系统，并以系统推进效率最大化为目标，探究了舵厚度比与舵球和螺旋桨的直径比系统水动力性能的影响，并以此对原型螺旋桨-舵球-常规舵进行优化节能设计；在此基础上，考虑轴向伴流分数，以增加舵的附加推力为目标，对舵进行扭曲设计，形成螺旋桨-舵球-扭曲舵系统，并计算该系统的整体水动力性能，并将计算结果与优化后的螺旋桨-舵球-常规舵系统水动力性能进行比较，验证扭曲舵设计的合理性。

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第1章 绪论

1.1研究的目的和意义

1.2 组合推进系统研究现状

1.3 本论文主要研究内容

第2章 基于面元法求解桨-舵系统水动力性能

2.1 概述

2.2 基于面元法的螺旋桨水动力性能计算

2.3 螺旋桨敞水性能的验证计算

2.4 基于面元法的桨舵干扰水动力性能计算

2.5 桨舵系统水动力性能验证

2.6 本章小结

第3章 基于面元法的敞水桨-舵球-(扭曲)舵一体化设计

3.1 引言

3.2 桨-舵-舵球系统一体化推进设计

3.3 敞水桨-舵球-扭曲舵系统一体化设计

3.4 本章小结

第4章 基于面元法的船后桨-舵球-(扭曲)舵一体化设计

4.1 引言

4.2 伴流分数

4.3 船后桨-舵球-舵系统一体化设计

4.4 船后桨-舵球-舵系统一体化设计

4.5 本章小结

结论

致谢

参考文献