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非均匀来流中加工误差螺旋桨的轴承力数值模拟

于安斌 叶金铭 张凯奇

于安斌, 叶金铭, 张凯奇. 非均匀来流中加工误差螺旋桨的轴承力数值模拟[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(2): 78-83. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.010
引用本文: 于安斌, 叶金铭, 张凯奇. 非均匀来流中加工误差螺旋桨的轴承力数值模拟[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(2): 78-83. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.010
YU Anbin, YE Jinming, ZHANG Kaiqi. Numerical simulation on bearing force of propeller for machining errors in non-uniform inflow[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(2): 78-83. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.010
Citation: YU Anbin, YE Jinming, ZHANG Kaiqi. Numerical simulation on bearing force of propeller for machining errors in non-uniform inflow[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(2): 78-83. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.010

非均匀来流中加工误差螺旋桨的轴承力数值模拟

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.010
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51579243

详细信息
    作者简介:

    于安斌, 男, 1993年生, 硕士生。研究方向:船舶流体力学

    通信作者:

    叶金铭 (通信作者), 男, 1978年生, 博士, 副教授。研究方向:船舶流体力学。E-mail:yjmcx2318@sina.com

  • 中图分类号: U661.1

Numerical simulation on bearing force of propeller for machining errors in non-uniform inflow

知识共享许可协议
非均匀来流中加工误差螺旋桨的轴承力数值模拟于安斌,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  为研究复合材料螺旋桨的加工误差在非均匀来流中引起的轴承力问题,  方法  基于统计法,人为改变螺旋桨主桨叶沿坐标轴平移和旋转等6个自由度方向的加工误差量。在非均匀来流条件下采用SST k-ω模型和滑移网格技术对具有参数误差量的DTMB P4119螺旋桨进行螺旋桨轴承力计算,通过分析,得到螺旋桨各参数加工误差量对螺旋桨轴承力影响的基本规律。  结果  研究表明:随着各自由度方向加工误差量的增加,垂向和横向轴频轴承力呈近似线性增加的趋势,一阶叶频轴承力变化较小;桨叶在直径、螺距方向的加工误差对螺旋桨轴频轴承力影响较大。  结论  所得结果可以帮助准确预报螺旋桨性能,并为提出更为详细的螺旋桨加工精度准则奠定基础,为该领域后续的研究提供借鉴与参考。
  • 图  1  DTMB P4119螺旋桨几何模型

    Figure  1.  The geometry model of DTMB P4119 propeller

    图  2  计算域三维图

    Figure  2.  The three-dimensional diagram of computational domain

    图  3  网格划分

    Figure  3.  Distribution of meshes

    图  4  推力各阶叶频分量计算结果

    Figure  4.  The computed results for thrust balde frequency components

    图  5  SUBOFF桨盘面处伴流

    Figure  5.  The wake of propeller disk of SUBOFF

    图  6  主桨叶

    Figure  6.  The main blade of propeller

    图  7  垂向力时域图

    Figure  7.  The time domain diagram of vertical force

    图  8  主桨叶沿Y轴平移产生的一阶叶频轴承力

    Figure  8.  The first-order blade frequency bearing force created by main blade which translates along the Y axis

    图  9  主桨叶沿坐标轴平移产生的轴频轴承力

    Figure  9.  The shaft frequency bearing force created by the main blade which translates along the coordinate axis

    图  10  主桨叶沿坐标轴旋转产生的轴频轴承力

    Figure  10.  The shaft frequency bearing force created by the main blade which rotates along the coordinate axis

    图  11  轴承力对比图(沿坐标轴平移直径的0.66%)

    Figure  11.  The comparison of bearing force (translation 0.66% of diameter along the coordinate axis)

    图  12  轴承力对比图(沿坐标轴旋转1°)

    Figure  12.  The comparison of bearing force (rotation 1° along the coordinate axis)

    表  1  无加工误差螺旋桨的一阶叶频轴承力

    Table  1.   The bearing force of first-order blade frequency without machining error

    轴承力数值
    横向力/N3.154
    横向扭矩(/ N·m)0.448
    垂向力/N1.834
    垂向扭矩(/ N·m)0.280
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-18
  • 网络出版日期:  2017-03-13
  • 刊出日期:  2017-04-01

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