导管桨-舵系统水动力性能研究
2014-06-13许颂捷王贵彪
浙江海洋大学学报(自然科学版) 2014年2期
许颂捷,王贵彪,王 伟
(1.浙江海洋学院水产学院,浙江舟山 316022;2.浙江省海洋水产研究所,浙江舟山 316021;3.浙江海洋学院船舶与海洋工程学院,浙江舟山 316022)
布置于船体尾部的螺旋桨与舵,由于位置接近容易造成相互间的干扰,这种互扰可能造成螺旋桨的推进效率降低、舵表面产生空泡、噪声等问题,进而影响船舶的快速性与操作性[1]。目前,国内外许多研究者已经对这种干扰做了深入研究,沈兴荣等[2]较早运用CFD方法对桨-舵系统进行研究,针对桨-舵之间的间距进行详细研究,分析间距大小对于舵表面压力的影响,并对舵表面空泡位置进行预测。何苗等[3]运用包含两个升力体的面元法理论,对桨-舵系统进行定常与非定常的水动力性能预报,取得良好精度。王展智等[4]以四桨两舵作为研究对象,重点研究了舵体的位置变化对螺旋桨水动力性能的影响。
目前,对于桨-舵干扰问题研究绝大多数针对普通螺旋桨,对于导管桨-舵干扰的水动力性能研究依然较少。由此,本文以42 m拖网渔船对应的导管桨-舵系统为研究对象,运用ANSYS-Fluent软件对导管桨敞水特性进行预报,并与实验结果进行比较分析,验证数值方法的可靠性。在此基础上,对导管桨-舵系统进行数值模拟,并分析转舵角对导管桨-舵系统的影响规律。
1 CFD基本理论及数值计算模型
1.1 CFD基本理论
连续性方程和 RANS 方程如式(1)和(2)所示。式中为雷诺平均速度,u′i为脉动速度,而为雷诺应力。

RNG k-ε湍流模型通过修该湍流粘度,考虑了平均流动中的旋转及旋流流动情况[5],因而本文选用RNG k-ε湍流模型来处理螺旋桨的旋转运动问题。……
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