[發明專利]一種復合材料螺旋槳的多工況推進性能優化設計方法

有效

• 申請號: 201511009110.5
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105677945B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 王榮國;張旭婷;劉文博;赫曉東;洪毅;矯維成
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

一種復合材料螺旋槳的多工況推進性能優化設計方法，本發明涉及復合材料螺旋槳的多工況推進性能優化設計方法。本發明的目的是為了解決現有復合材料螺旋槳設計方法不完善的問題。具體過程為：一、開始；二、確定復合材料螺旋槳設計進速J⁰下的螺距值p_i⁰；三、設計進速為J¹時0.75R處θ_0.75R；四、計算α_0.75R；五、確定金屬螺旋槳在設計進速為J¹時0.75R處的幾何螺距角θ₁；六、確定復合材料螺旋槳在設計進速J¹的幾何螺距角θ₁；七、選取復合材料鋪層角度和順序；八、設計出復合材料螺旋槳的初始幾何；九、計算復合材料螺旋槳在進速J¹時的幾何螺距角θ₁′；十、判斷螺距角|θ₁′?θ₁|，若|θ₁′?θ₁|≥0.1°則執行七；若|θ₁′?θ₁|＜0.1°則結束。本發明應用于螺旋槳領域。

技術領域

本發明涉及復合材料螺旋槳的多工況推進性能優化設計方法。

背景技術

傳統的金屬螺旋槳在設計過程中以優先設計常用工況下的推進性能為目標，這個目標決定了金屬螺旋槳的基礎型值，其他工況下的推進性能無法實現進一步的優化設計。而復合材料螺旋槳由于其特殊的彎扭耦合效應，可以通過設計復合材料的鋪層，進行多目標優化，實現金屬螺旋槳無法實現的設計目標。

復合材料螺旋槳的設計方法有別于傳統的金屬螺旋槳，金屬螺旋槳的設計方法不再滿足于復合材料螺旋槳。目前復合材料螺旋槳的研究還處于起步階段，復合材料設計過程主要是基于傳統金屬螺旋槳，以金屬螺旋槳的型值參數為基礎，通過設計復合材料的鋪層，實現在設計工況下推進效率與金屬槳相同，或者優于金屬槳的目標。然而，螺旋槳在實際航行過程中，還有其他航行工況，尤其對于有低速航行需求的艦船，因此僅僅優化復合材料螺旋槳在設計工況的推進性能是不夠的。若能在保證設計工況下的推進性能同時又能提高其他工況下的推進性能，則能夠有效的提高復合材料螺旋槳的綜合推進性能，提高主機的使用效率，達到節能的效果，延長艦船的航行時間。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有復合材料螺旋槳設計方法不完善的問題，而提出一種復合材料螺旋槳的多工況推進性能優化設計方法。

上述的發明目的是通過以下技術方案實現的：

步驟一、開始；

步驟二、確定復合材料螺旋槳設計進速J⁰下的螺距值p_i⁰，其中i＝1,2......n，n為復合材料螺旋槳的徑向半徑數，取值為正整數；

步驟三、采用面元法確定金屬螺旋槳在設計進速為J¹時，0.75R處葉剖面的來流角度θ_0.75R；

步驟四、計算金屬螺旋槳主槳葉0.75R處葉剖面最大推進效率的來流攻角α_0.75R；

步驟五、根據步驟三和步驟四確定金屬螺旋槳在設計進速為J¹時，0.75R處葉剖面達到最大推進效率的幾何螺距角；

步驟六、根據步驟五確定復合材料螺旋槳在設計進速J¹，到達高于金屬螺旋槳推進效率的幾何螺距角θ₁；

步驟七、根據步驟二選取復合材料鋪層角度和順序；

步驟八、根據步驟七設計出復合材料螺旋槳的初始幾何；

步驟九、根據步驟八計算復合材料螺旋槳在進速J¹時的幾何螺距角θ₁′；