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高效翼型舵在潜艇上的应用

周轶美 张书谊 卢溦 何汉保

周轶美, 张书谊, 卢溦, 何汉保. 高效翼型舵在潜艇上的应用[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(2): 71-77. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.009
引用本文: 周轶美, 张书谊, 卢溦, 何汉保. 高效翼型舵在潜艇上的应用[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(2): 71-77. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.009
ZHOU Yimei, ZHANG Shuyi, LU Wei, HE Hanbao. High-efficiency airfoil rudders applied to submarines[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(2): 71-77. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.009
Citation: ZHOU Yimei, ZHANG Shuyi, LU Wei, HE Hanbao. High-efficiency airfoil rudders applied to submarines[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(2): 71-77. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.009

高效翼型舵在潜艇上的应用

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.009
详细信息
    通信作者:

    周轶美 (通信作者), 女, 1972年生, 硕士, 高级工程师

  • 中图分类号: U661.33

High-efficiency airfoil rudders applied to submarines

知识共享许可协议
高效翼型舵在潜艇上的应用周轶美,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要:   目的  现代潜艇对操纵面设计的要求越来越高,使得设计者们需要不断研究新的舵型以提高操纵面的效率,而高效翼型舵是提高操纵面效率的有效措施之一。  方法  为此,在比较分析各种翼型优、缺点的基础上,提出一种优化的高效翼型舵,并采用数值计算的方法,比较分析潜艇上应用这种高效翼型舵与常规NACA舵的水动力特性和对尾部伴流场的影响规律,同时在拖曳水池中开展模型测力试验,发现试验结果与仿真计算结果一致性良好,误差不超过10%。  结果  研究结果表明:高效翼型舵的舵效比常规舵高40%以上,但对艇体总阻力的影响则与常规舵相当,不超过4%;采用高效翼型舵带来的升力效益要比其对艇体总阻力的影响大得多。  结论  表明高效翼型舵在提高操纵效率方面优势明显,有着较好的应用前景。
  • 图  1  5种翼型剖面形式

    Figure  1.  Five kinds of airfoil profile form

    图  2  图 2数值计算的3种剖面形式

    Figure  2.  Three kinds of profile form in the numerical calculation

    图  3  3种剖面形式型值对比

    Figure  3.  The comparison of three kinds of profile form

    图  4  单舵模型计算域示意图

    Figure  4.  The computational domain area of the single rudder model

    图  5  高效翼型舵入流面压力云图

    Figure  5.  The inflow surface pressure contours of the high-efficient airfoil rudder

    图  6  高效翼型舵背流面压力云图

    Figure  6.  The back flow surface pressure contours of the high-efficient airfoil rudder

    图  7  阻力系数对比曲线图

    Figure  7.  The comparison of resistance coefficients

    图  8  升力系数对比曲线图

    Figure  8.  The comparison of lift coefficients

    图  9  压力中心系数对比曲线图

    Figure  9.  The comparison of pressure center coefficients

    图  10  潜艇模型计算域示意图

    Figure  10.  The computational domain of the submarine model

    图  11  总阻力系数对比图

    Figure  11.  The comparison of total resistance coefficients

    图  12  总偏航力系数对比图

    Figure  12.  The comparison of total yaw force coefficients

    图  13  试验模型

    Figure  13.  The test model

    图  14  高效翼型舵阻力系数和升力系数仿真值与试验值的对比

    Figure  14.  The comparison between simulation values and experiment values for resistance coefficient and lift coefficient of the high-efficiency airfoil rudder

    图  15  高效翼型舵压力中心系数仿真值与试验值的对比

    Figure  15.  The comparison between simulation values and experiment values for pressure center coefficient of the high-efficiency airfoil rudder

    图  16  高效翼型舵艇后转舵阻力系数仿真值与试验值的对比

    Figure  16.  The comparison between simulation values and experiment values for resistance coefficient of the high-efficiency airfoil rudder's loofing

    图  17  高效翼型舵艇后转舵偏航力系数仿真值与试验值的对比

    Figure  17.  The comparison between simulation values and experiment values for yaw force coefficient of the high-efficiency airfoil rudder's loofing

    图  18  半径0.4R处的伴流对比

    Figure  18.  The comparison of wake at the radius of 0.4R

    图  19  半径0.6R处的伴流对比

    Figure  19.  The comparison of wake at the radius of 0.4R

    图  20  半径0.8R处的伴流对比

    Figure  20.  The comparison of wake at the radius of 0.8R

    图  21  半径1.0R处的伴流对比

    Figure  21.  The comparison of wake at the radius of 1.0R

    图  22  半径1.2R处的伴流对比

    Figure  22.  The comparison of wake at the radius of 1.2R

    表  1  5种优秀舵型的舵效

    Table  1.   The steerage of five kinds of excellent rudder types

    舵型展弦比λ厚度比t/b外形试验Re(×105舵效CNα与NACA的比较
    JDYW1.50.18矩形,平衡1.983.446 51.45
    NACA1.50.18矩形,平衡1.982.377 71
    HEЖ1.50.18矩形,平衡1.983.064 91.29
    JFS62TR251.50.18矩形,平衡1.983.170 21.33
    WZF1.50.18矩形,平衡1.983.403 31.43
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-08-29
  • 网络出版日期:  2017-03-13
  • 刊出日期:  2017-04-01

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