空泡下双向冰级桨水动力性能试验研究

针对空泡效应对双向冰级螺旋桨的正车性能和倒车性能的影响,本文采用螺旋桨模型空泡水筒试验方法,探讨均流环境中空泡数和进速系数对螺旋桨正车和倒车水动力影响,以及在冰阻塞环境中空泡数、进速系数和冰-桨距离对螺旋桨正车和倒车水动力性能影响。研究结果表明:均匀流环境中定水速变转速,严重的空化现象对推力和扭矩的削减大于由螺旋桨转速增加而增加的推力和扭矩;冰阻塞环境中定转速变水速,螺旋桨推力和扭矩受到冰阻塞和空泡共同作用,当空化严重时,推力和扭矩不再随阻塞距离的减小而增加;本双向螺旋桨的倒车性能要比正车性能差,进速系数越大,性能差越大,均匀流中进速系数为0.7时,推力系数的差值在80%左右;冰阻塞中随着冰-桨距离的增加,水动力差值随之增加,但增加幅值较小;空泡不断地在桨叶生成,并在与桨叶分离时快速溃灭,随着冰-桨距离的减小,近冰桨叶表面空化现象越严重,空泡发生面积越大,且空泡形状越不规则。

冰级导管桨冰块阻塞对导管脉动压力的影响

为研究冰块阻塞作用对于导管脉动压力的影响,借助CFD商用软件,基于非定常RANS方程对导管桨运行过程中导管脉动压力展开分析。首先通过导管桨敞水模型试验,获取导管桨敞水性能曲线,从而对CFD计算精度进行校验。在此基础上,通过在导管前方不同位置布置冰块,监控导管内壁的脉动压力,获得冰块阻塞作用对导管内壁脉动压力的影响规律。研究结果表明,随着冰块趋近,阻塞作用增强,破坏导管桨进流场的对称性和均匀性,并引发导管内壁强烈的周向脉动压力梯度,同时脉动压力最大值也随冰块趋近而增加。进一步分析显示,导管内壁最大脉动压力位置对应导管桨前方进流场轴向速度周向梯度的最大正值处。

冰区航行船舶推进器特殊性分析

[目的]推进器是船舶航行过程中推力的来源,其设计是船舶设计过程中的关键部分。由于工作环境不同,冰区航行船舶推进器与敞水船舶推进器相比在载荷分析和设计上差别较大。为给冰区航行船舶推进器的设计提供依据,[方法]针对冰级桨的水动力特性、冰载荷以及空泡等性能的特殊性予以分析。[结果]结果显示,在冰区航行时,海冰的存在会导致船舶推进器遭受更大量级的载荷,并且在低进速时易引发推进器的空化现象,产生强烈的噪声。[结论]研究表明,设计冰级桨时要特别注意冰载荷的量级和空化效应,并考虑采用铜合金或奥氏体钢等耐低温材料建造推进器。