斜流角对半浸桨叶剖面入水的水动力特性分析

为了分析自然通气状态下斜流角对半浸桨的水动力特性的机理问题,本文对无因次半径为0.7处的841-B型半浸桨的杯型剖面进行建模。通过求解RANS方程模拟杯型剖面入水过程的同时,结合标准k-ε湍流模型、流体体积方法以及重叠网格技术,建立可靠的数值方法,并在此基础上研究不同斜流角工况下半浸桨杯型剖面的水动力特性,分析了不同斜流角工况下的半浸桨杯型剖面的自由液面形式、通气腔形式、流场形式以及表面压力分布。研究结果表明:增大半浸桨杯型剖面的斜流角,会对其入水过程的通气现象起到一定的促进作用,此外,由于增大半浸桨杯型剖面的斜流角会间接增大浸深,进而使得半浸桨杯型剖面受到的横向力系数以及垂向力系数有所增大。在半浸桨的工程应用过程中,要着重考虑传动轴以及工况的改变对其斜流角的影响机理。

基于TOPSIS方法的半浸桨叶剖面的优化设计

将TOPSIS(理想解相似程度排序法)决策模型引入到半浸桨的叶剖面设计工作中,在通过参数化实现半浸桨劈刀型叶剖面建模的基础上,通过求解不同随边曲率大小、厚度大小的叶剖面模型的水动力和通气性能,对54种半浸桨叶剖面的理论最优解与变参数模型之间的欧氏距离进行了评估和优化.最终筛选出其中的两个方案为最优方案,实现了叶剖面的优化设计分析.结果表明较优方案的半浸桨叶剖面多具备存在一定曲率且厚度较小的杯型随边形式.