[發(fā)明專利]一種螺旋槳敞水性能數值計算方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310056645.6
• 申請日: 2023-01-17
• 公開（公告）號: CN116204976A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 沈海龍;游航;賈昊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06T17/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發(fā)明公開一種螺旋槳敞水性能數值計算方法及系統(tǒng)，涉及船舶螺旋槳領域，該方法包括獲取螺旋槳參數；根據所述螺旋槳參數確定螺旋槳不同半徑處葉切面二維型值點；并將螺旋槳不同半徑處葉切面二維型值點轉換為笛卡爾坐標系下螺旋槳三維型值點；根據所有螺旋槳笛卡爾坐標系下的三維型值點，運用Java對三維建模軟件Catia進行二次開發(fā)和調用，構建螺旋槳三維模型；根據所述螺旋槳三維模型，調用CFD軟件FLUENT進行螺旋槳敞水性能數值計算，進而根據數值計算結果對所述螺旋槳三維模型進行優(yōu)化。本發(fā)明可提高螺旋槳建模的自動化水平，自動預報螺旋槳的敞水性能，并能依據數值計算結果進一步優(yōu)化螺旋槳設計參數。

技術領域

本發(fā)明涉及船舶螺旋槳領域，特別是涉及一種螺旋槳敞水性能數值計算方法及系統(tǒng)。

背景技術

螺旋槳作為現代船舶主要的推進的方式，對其研究十分有必要，在實際的科研過程中，不論是在螺旋槳的初步設計或者制造階段，還是在研究螺旋槳水動力性能、噪聲、空泡特性及優(yōu)化設計等方面，都需要對螺旋槳葉片進行三維模型建模。但是，螺旋槳的外形十分復雜，傳統(tǒng)三維手工建模方法是將所獲的每個切面的二維型值表進行一定的數學的演算，將二維的局部坐標點轉換成為全局下的笛卡爾坐標，之后再在建模軟件如Catia、Solidworks等建模軟件中進入三維型值點的輸入，之后再手動將這些三維點依次依面進行連接生成切面后，進行放樣或掃掠等命令后生成單槳曲面，最后根據所需葉數進行旋轉復制得到滿足所需葉數的完整的螺旋槳模型。這些步驟對操作人員有很高的要求，不僅要有一定的船舶知識特別是螺旋槳圖紙的識別能力，還要有扎實的數學功底，對軟件的使用熟練度也有一定要求，且模型具有復雜性和型值點數目眾多等特點，建模需要投入大量時間和精力，建立模型的準確性也受人為因素影響，稍不注意就會出錯導致建模工作的失敗，很難滿足快速性和準確性的要求。因此，開發(fā)一種能夠快速準確并且能夠實現自動化建模的軟件十分有必要，能夠有效克服手動建模操作繁瑣、工作量大、容易出錯等缺點，具有提高工作效率、提高建模的準確性以及對于剛剛接觸螺旋槳建模工作的初學者較為容易上手等工程實際意義。

現有的關于使用自動建模軟件來建立螺旋槳模型來進行螺旋槳敞水性能的預報的方法還存在一定的空缺，現有的使用自動建模軟件或者利用程序來進行螺旋槳模型建立的螺旋槳敞水性能的預報，自動化程度較低，均需使用Excel等外在的軟件輔助完成螺旋槳從葉切面的二維型值點到三維型值點的轉換，在運用Catia建模時，也需要借助帶有宏命令的Excel來完成在Catia中的自動建模工作，且需要一條一條單獨插入宏命令中，并且在Catia中還需要手動進行面到體的建立，自動化程度仍然很低，工作量大，操作繁瑣，易出錯。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種螺旋槳敞水性能數值計算方法及系統(tǒng)，能夠提高螺旋槳建模的自動化水平以及螺旋槳敞水性能數值計算結果的精度。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種螺旋槳敞水性能數值計算方法，包括：

獲取螺旋槳參數；所述螺旋槳參數包括：直徑、葉數、盤面比和螺距比；

根據所述螺旋槳參數確定螺旋槳不同半徑處葉切面二維型值點；并將螺旋槳不同半徑處葉切面二維型值點轉換為笛卡爾坐標系下螺旋槳三維型值點；

根據所有螺旋槳笛卡爾坐標系下的三維型值點，運用Java對三維建模軟件Catia進行二次開發(fā)與調用，構建螺旋槳三維模型；

根據所述螺旋槳三維模型，調用CFD軟件FLUENT進行螺旋槳敞水性能數值計算，進而根據數值計算結果對所述螺旋槳三維模型進行優(yōu)化。

可選地，所述根據所述螺旋槳參數確定螺旋槳不同半徑處葉切面二維型值點；并將螺旋槳不同半徑處葉切面二維型值點轉換為笛卡爾坐標系下螺旋槳三維型值點，具體包括：

建立以螺旋槳三維模型的槳轂中心線為Z軸，螺旋槳三維模型的中心為原點的坐標系；

利用公式確定笛卡爾坐標系下螺旋槳三維型值點；