螺旋桨非定常力径向分布特性研究

本文采用RANS数值仿真方法对P4119桨和P4132桨非定常力的分布特性开展研究,通过将桨叶进行径向分段,获得非定常力在桨叶上的径向分布特性。结果表明:螺旋桨桨叶上非定常力沿径向的分布特性与平均力分布特性相同,但不同半径上非定常力时域曲线具有不同的周向相位;通过计算叶片表面的压力脉动,识别出桨叶上的非定常力主要来源于叶片导边区域;通过调整P4132桨的侧斜角分布,使得P4132桨不同半径上的非定常力形成相减的效果,进而大幅减小了桨叶的非定常力。本文的研究成果可为定量分析螺旋桨激励力的成因以及螺旋桨的设计提供技术基础。

锯齿射流与圆射流流场和远场噪声特性的对比研究（英文）

采用大涡模拟研究了高亚音速、基于直径Reynolds(雷诺)数为Re=105的圆喷管构型射流和6齿喷管与4齿喷管构型的锯齿射流.将圆射流的计算结果与前人已有的实验和大涡模拟结果进行了对比,验证了当前计算结果的可靠性.对比研究了锯齿射流与圆射流特征,结果显示锯齿射流在近喷口附近具有更大的径向扩张率和更短的势核区长度;锯齿射流的总声压级在低辐射角度上相比于圆射流可低4 dB,而在侧边辐射方向噪声没有明显升高.分析了锯齿射流和圆射流远场压力脉动的前三阶周向Fourier(傅里叶)模态m=0,1,2,结果显示三组算例在同一周向模态上呈现出相似的声压级分布,然而4齿锯齿射流的第零阶和第一阶周向模态在高辐射角度上相较于圆射流具有更高的噪声水平.将POD分解技术用于提取特定周向模态上的最具能量的大尺度结构,在与大尺度结构相关的波包特征角度部分解释了锯齿射流和圆射流远场噪声特性的不同.

围壳对水下航行体水动力系数的影响特性研究

作为水下航行体的重要附体之一,围壳对其操纵性水动力系数存在重要影响。为此基于相对参考坐标系方法,开展旋臂水池数值仿真研究。通过与模型试验数据对比,建立了线性旋转速度系数的数值计算方法。在此基础上研究有无围壳状态、围壳在水下航行体上的轴向位置工况下水下航行体的水动力系数和流场特性,得到了围壳对水下航行体流场和水动力系数的影响。

非定常空化对螺旋桨性能和流动结构影响的数值研究

该文利用DDES模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型开展了空化对螺旋桨性能及流动结构的影响研究。首先,采用三套系统加密的全结构化网格预测了螺旋桨非定常空化演变过程,并从敞水性能、空化形态和DDES V&V三个角度说明了模拟结果精度较高。随后,该文分析了非定常空化对螺旋桨水动力性能和流动结构的影响。结果表明,片空化发展前期,空化区域内存在导边分离流动、回射流及梢涡等主要流动结构,而片空化发展后期,导边分离流动减弱,梢涡流动明显增强。结合涡量输运方程的结果表明,非定常空化促进了桨叶附近涡量的产生和演变,而涡量的变化又使不同状态的流动结构相互作用加强,最终造成螺旋桨空化流动的不稳定性增强。