[發(fā)明專利]一種回轉(zhuǎn)推進器動態(tài)水動力性能評估方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710566083.4
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107357990A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉登成;周偉新;鄭巢生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶科學(xué)研究中心（中國船舶重工集團公司第七0二研究所）
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水回轉(zhuǎn)推進器，尤其涉及回轉(zhuǎn)推進器動態(tài)水動力性能評估方法。

背景技術(shù)

回轉(zhuǎn)推進器通過傘齒輪系統(tǒng)傳動機構(gòu)使螺旋槳或者導(dǎo)管推進器能在水平 面內(nèi)繞豎直軸作360°旋轉(zhuǎn)，用以推進并操縱船舶的推進器，其具有良好的操 縱性能，且由于整個裝置的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向機構(gòu)均在吊艙包和支柱內(nèi)，不像傳統(tǒng)推 進器那樣需要在船艉處布置長軸驅(qū)動螺旋槳旋轉(zhuǎn)，有利用船體空間布置和推進 器安放。

回轉(zhuǎn)推進器回轉(zhuǎn)狀態(tài)下動態(tài)水動力性能評估在回轉(zhuǎn)推進器設(shè)計過程中是 一個重要的方法，它即可以判斷設(shè)計方案水動動力性能是否達(dá)標(biāo)，也可以對該 設(shè)計方案強度評估提供載荷輸入，用以評估強度是否滿足要求?；剞D(zhuǎn)推進器工 作時由于同時存在兩個相互垂直的耦合的旋轉(zhuǎn)軸，一個是推進器自身的旋轉(zhuǎn)軸， 另一個是回轉(zhuǎn)推進單元的旋轉(zhuǎn)軸，若要直接模擬(無論數(shù)值方法還是試驗方法) 這兩個旋轉(zhuǎn)運動，對計算時間和計算精度都帶來巨大的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請人針對以上缺點，進行了研究改進，提供回轉(zhuǎn)推進器動態(tài)水動力性 能評估方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種回轉(zhuǎn)推進器動態(tài)水動力性能評估方法傳輸裝置，包括以下步驟：

1)耦合旋轉(zhuǎn)運動解耦：耦合旋轉(zhuǎn)運動解耦是將同時具有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的耦 合運動分解成多個獨立的、不耦合的單旋轉(zhuǎn)運動；回轉(zhuǎn)推進器在螺旋槳旋轉(zhuǎn)的 同時還進行回轉(zhuǎn)運動，由于整個推進器單元回轉(zhuǎn)運動的角速度遠(yuǎn)小于螺旋槳旋 轉(zhuǎn)的角速度，所以其耦合運動的解耦可以分解為多個相同回轉(zhuǎn)角δ狀態(tài)下螺旋 槳旋轉(zhuǎn)運動，總回轉(zhuǎn)角為θ，總回轉(zhuǎn)角θ分解為N個工況，N＝θ/δ，δ的取 值通常保證N為整數(shù)。

2)解耦后時均水動力性能評估：對解耦后各個回轉(zhuǎn)角狀態(tài)下回轉(zhuǎn)推進器 時均水動力性能進行評估，其評估方法分為：數(shù)值方法和試驗方法

數(shù)值方法評估解耦后各個回轉(zhuǎn)角狀態(tài)下回轉(zhuǎn)推進器時均水動力性能：采用 多參考坐標(biāo)系處理推進器的旋轉(zhuǎn)，采用雷諾平均NS(RNAS)方法求解，湍流模 型采用SST k-ω兩方程湍流模型，通過指定來流方向來模擬回轉(zhuǎn)角，逐個回轉(zhuǎn) 角進行求解，獲取各個回轉(zhuǎn)角狀態(tài)下時均推力系數(shù)和扭矩系數(shù)。

試驗方法評估解耦后各個回轉(zhuǎn)角狀態(tài)下回轉(zhuǎn)推進器時均水動力性能：通過 旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)推進器來調(diào)整改變回轉(zhuǎn)角，然后用測力動力儀逐個測量各個回轉(zhuǎn)角狀 態(tài)下時均推力系數(shù)和扭矩系數(shù)。

3)動態(tài)水動力性能分析：將步驟2)獲取的各回轉(zhuǎn)角下時均推力系數(shù)和 扭矩系數(shù)繪制成X-Y曲線，橫坐標(biāo)為回轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)為推力系數(shù)或扭矩系數(shù)， 則形成了回轉(zhuǎn)推進器動態(tài)水動力性能。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進：

所述固定回轉(zhuǎn)角δ的角度范圍值為10°～30°。

本發(fā)明的有益效果如下：(1)本發(fā)明創(chuàng)新性地提出了一種回轉(zhuǎn)推進器動態(tài) 水動力性能評估方法，回轉(zhuǎn)推進器兩個耦合旋轉(zhuǎn)軸的復(fù)雜運動解耦成多個單獨 旋轉(zhuǎn)軸運動，從而將一個復(fù)雜流動模擬問題簡化為多個相對簡單的流動模擬問 題，且評估方法即可適用于不帶導(dǎo)管的回轉(zhuǎn)推進器，也可以適用于帶導(dǎo)管的回 轉(zhuǎn)推進器，具有較好的普適性；(2)本發(fā)明方法設(shè)計流程清晰、操作明確，工 程實用價值大，可以大幅提高回轉(zhuǎn)推進器動態(tài)水動力性能評估效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的回轉(zhuǎn)推進器動態(tài)水動力性能評估方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明的實施例計算得到了回轉(zhuǎn)推進器動態(tài)水動力。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1至圖2所示，以某帶導(dǎo)管和支撐的回轉(zhuǎn)推進器為例，進行動態(tài)水動 力性能評估方法，包括以下步驟：

1)耦合旋轉(zhuǎn)運動解耦：耦合旋轉(zhuǎn)運動解耦是將同時具有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的耦 合運動分解成多個獨立的、不耦合的單旋轉(zhuǎn)運動；回轉(zhuǎn)推進器在螺旋槳旋轉(zhuǎn)的 同時還進行回轉(zhuǎn)運動，由于整個推進器單元回轉(zhuǎn)運動的角速度遠(yuǎn)小于螺旋槳旋 轉(zhuǎn)的角速度，所以其耦合運動的解耦可以分解為多個相同回轉(zhuǎn)角狀態(tài)下螺旋槳 旋轉(zhuǎn)運動，總回轉(zhuǎn)角θ為360°，回轉(zhuǎn)角間隔δ取10°，則分解后的工況數(shù)N 為36。

2)解耦后時均水動力性能評估：對解耦后各個回轉(zhuǎn)角狀態(tài)下回轉(zhuǎn)推進器 時均水動力性能進行評估，其評估方法分為：數(shù)值方法和試驗方法