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基于多块混合网格的RANS方法预报螺旋桨敞水性能的研究 被引量：44
1
作者 刘志华 熊鹰 +1 位作者 叶金铭 谭廷寿 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2007年第4期450-456,共7页
结合RANS方程和RNG k-ε湍流模型,运用结构化-非结构化多块混合计算网格对螺旋桨敞水性能进行了预报,并将预报所得的敞水性能及尾流场与桨模的试验值进行了比较。结果表明,该文所用方法对不同叶数、不同侧斜度的螺旋桨模型敞水性能的预... 结合RANS方程和RNG k-ε湍流模型,运用结构化-非结构化多块混合计算网格对螺旋桨敞水性能进行了预报,并将预报所得的敞水性能及尾流场与桨模的试验值进行了比较。结果表明,该文所用方法对不同叶数、不同侧斜度的螺旋桨模型敞水性能的预报具有很高的可信度,该方法对螺旋桨尾流场的预报也能与试验值基本符合,能达到工程应用要求的精度。 展开更多
关键词 RANS方程 多块混合网格 螺旋桨 敞水性能
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基于MRF模型的对转桨敞水性能数值模拟方法探讨 被引量：23
2
作者 张涛 杨晨俊 宋保维 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第8期847-853,共7页
基于RANS方程和k-ε湍流模型,建立了用多参考系模型(MRF)处理前后桨相互干扰的对转桨敞水性能数值模拟方法。开展了两对水下高速航行体用对转桨的敞水性能模拟,与试验结果进行了对比,并研究了不同的前后桨相位差对定常性能模拟的影响,... 基于RANS方程和k-ε湍流模型,建立了用多参考系模型(MRF)处理前后桨相互干扰的对转桨敞水性能数值模拟方法。开展了两对水下高速航行体用对转桨的敞水性能模拟,与试验结果进行了对比,并研究了不同的前后桨相位差对定常性能模拟的影响,结果表明:文中建立的数值模拟方法能可靠地预报对转桨的敞水性能,可作为对转桨设计的工程应用工具。 展开更多
关键词 对转桨 敞水性能 多参考系模型 CFD
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对转桨非定常性能的CFD模拟(英文) 被引量：16
3
作者 张涛 杨晨俊 +1 位作者 宋保维 陈彦勇 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第6期605-615,共11页
作为对转桨性能CFD计算研究的一部分,文章基于滑移网格模型,建立了前、后桨非定常相互作用的数值模拟方法,对两型具有不同叶数组合的对转桨进行了敞水条件的计算研究,将非定常推力、扭矩的时间平均值与相应的模型试验值进行了对比。通... 作为对转桨性能CFD计算研究的一部分,文章基于滑移网格模型,建立了前、后桨非定常相互作用的数值模拟方法,对两型具有不同叶数组合的对转桨进行了敞水条件的计算研究,将非定常推力、扭矩的时间平均值与相应的模型试验值进行了对比。通过非定常滑移面模型与定常多参考系模型(准定常模型)的计算结果之比较,研究了前、后桨相互作用非定常性对水动力的影响,发现:由于考虑了前桨尾涡对后桨桨叶的撞击作用,非定常模型能够比准定常模型更加精确地预报推力及扭矩的时间平均值及脉动量幅值。 展开更多
关键词 对转桨 敞水性能 滑移面模型 CFD
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复杂曲面螺旋桨实体模型参数化设计与分析 被引量：12
4
作者 高富东 潘存云 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第1期1-5,共5页
螺旋桨是一种特殊的复杂曲面零件,根据其结构特点和工艺要求定义参数化变量,推导出螺旋桨叶切面局部坐标系到全局坐标系的坐标转换公式,采用Matlab编程技术解决将不同图谱形式提供的叶切面几何参数应用到三维CAD建模过程的问题,通过Soli... 螺旋桨是一种特殊的复杂曲面零件,根据其结构特点和工艺要求定义参数化变量,推导出螺旋桨叶切面局部坐标系到全局坐标系的坐标转换公式,采用Matlab编程技术解决将不同图谱形式提供的叶切面几何参数应用到三维CAD建模过程的问题,通过Solidworks软件曲面放样、曲面缝合和曲面加厚等命令完成复杂曲面螺旋桨的实体造型,参数化的设计过程提高了系列螺旋桨的生成效率。在此基础上,运用计算流体动力学(CFD)理论,结合RANS方程和RSM湍流模型对所建立的DTMB4119桨模型进行了敞水性能数值计算,计算结果与试验数据吻合较好,验证了本文实体造型方法的精确性,同时也说明所采用的数值计算方法适于螺旋桨敞水性能的求解。 展开更多
关键词 螺旋桨 参数化设计 实体造型 敞水性能
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螺旋桨敞水性能CFD不确定度分析 被引量：10
5
作者 杨仁友 沈泓萃 姚惠之 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第5期472-480,共9页
基于商用RANS代码,利用结构化网格技术和流道计算模型对库存螺旋桨敞水性能进行数值计算,并参考ITTC-CFD不确定度分析推荐规程和基准检验试验数据,对其水动力数值模拟结果进行验证和确认。文中为开展网格收敛性研究,共设计了三套网格,... 基于商用RANS代码,利用结构化网格技术和流道计算模型对库存螺旋桨敞水性能进行数值计算,并参考ITTC-CFD不确定度分析推荐规程和基准检验试验数据,对其水动力数值模拟结果进行验证和确认。文中为开展网格收敛性研究,共设计了三套网格,网格加细比为2^(1/2)。同时也分析比较了SST k-ω湍流模型和RNG k-ε湍流模型对网格收敛特性的影响,为螺旋桨敞水水动力数值模拟方法向工程应用方向迈进提供技术支撑。 展开更多
关键词 螺旋桨 敞水性能 CFD 不确定度分析
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易变形船舶螺旋桨流固耦合特性分析 被引量：9
6
作者 张帅 朱锡 +1 位作者 周振龙 侯海量 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2014年第1期48-53,共6页
应用双向流固耦合方法,研究了桨叶变形对螺旋桨桨叶表面压力、周围流场及敞水性能的影响,分析了438X系列螺旋桨变形前、后桨叶表面的压力分布以及螺旋桨周围流场的变化,对比了桨叶变形前后的螺旋桨推力系数和扭矩系数。结果表明:桨叶的... 应用双向流固耦合方法,研究了桨叶变形对螺旋桨桨叶表面压力、周围流场及敞水性能的影响,分析了438X系列螺旋桨变形前、后桨叶表面的压力分布以及螺旋桨周围流场的变化,对比了桨叶变形前后的螺旋桨推力系数和扭矩系数。结果表明:桨叶的变形改变了桨叶表面的压力分布并引起螺旋桨周围流场的变化,桨叶变形前、后的推力系数最大相差9.3%,扭矩系数最大相差8.1%,桨叶变形引起的螺旋桨敞水性能的改变不可忽略,不同几何形状螺旋桨变形前、后敞水性能的变化也不尽相同。该研究结果可为新型易变形材料螺旋桨的性能预测、设计提供指导。 展开更多
关键词 桨叶变形 流场 双向流固耦合 船舶螺旋桨 应力 敞水性能
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船用螺旋桨敞水性能与桨叶应力的数值分析 被引量：9
7
作者 顾铖璋 郑百林 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2011年第3期440-443,共4页
采用FLUENT软件中的多参考坐标系模型(MRF)对螺旋桨的敞水性能进行模拟,并将模拟结果与试验值进行比较,然后通过ANSYS Workbench中的流固耦合技术将FLUENT计算所得的桨叶表面压力加载到ANSYS中桨叶的有限元模型中进行静力分析计算,得到... 采用FLUENT软件中的多参考坐标系模型(MRF)对螺旋桨的敞水性能进行模拟,并将模拟结果与试验值进行比较,然后通过ANSYS Workbench中的流固耦合技术将FLUENT计算所得的桨叶表面压力加载到ANSYS中桨叶的有限元模型中进行静力分析计算,得到的桨叶应力结果与理论分析相吻合。 展开更多
关键词 船用螺旋桨 多参考坐标系 敞水性能 流固耦合
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主要设计参数对混合式CRP推进器敞水性能的影响 被引量：7
8
作者 王展智 熊鹰 王睿 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期98-103,共6页
为了获取主要设计参数对混合式CRP推进器敞水性能的影响,采用RANS方法详细研究了前桨、后桨和吊舱之间的相互干扰作用,进一步详细分析了前后桨间距和转速比对其水动力性能的影响规律。结果表明,处于后方的吊舱推进器对前桨的干扰较小,... 为了获取主要设计参数对混合式CRP推进器敞水性能的影响,采用RANS方法详细研究了前桨、后桨和吊舱之间的相互干扰作用,进一步详细分析了前后桨间距和转速比对其水动力性能的影响规律。结果表明,处于后方的吊舱推进器对前桨的干扰较小,而前桨尾流对吊舱推进器水动力性能产生较大的影响;混合式CRP推进器总的推力系数随间距的增大而减小,扭矩系数变化不大,敞水效率随间距的增大而减小;混合式CRP推进器总的推力系数和扭矩系数随转速比的增大而增大,但敞水效率随转速比的增大而减小;相同进速系数下,混合式CRP推进器的敞水性能与转速比呈线性关系。 展开更多
关键词 混合式CRP推进器 干扰 敞水性能 间距 转速比
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重型破冰船多桨状态对敞水性能的影响分析
9
作者 孙程程 《新技术新工艺》 2024年第7期63-68,共6页
针对重型破冰船敞水与破冰2种典型工况阻力差距巨大,而螺旋桨设计基准为破冰工况,研究如何处理重型破冰船敞水航行时三桨工作状态对于降低能耗具有重要意义。以系柱状态模拟破冰工况对三桨重型破冰船的螺旋桨进行设计并进行空泡校核修正... 针对重型破冰船敞水与破冰2种典型工况阻力差距巨大,而螺旋桨设计基准为破冰工况,研究如何处理重型破冰船敞水航行时三桨工作状态对于降低能耗具有重要意义。以系柱状态模拟破冰工况对三桨重型破冰船的螺旋桨进行设计并进行空泡校核修正,针对三桨推进、中间桨闲置舷侧两桨推进、舷侧两桨闲置中间桨推进3种不同工作状态下的敞水航行性能进行估算,对比分析得出三桨降功率敞水推进相对于闲置螺旋桨推进更有利于降低总推进功率并满足敞水设计航速要求。 展开更多
关键词 重型破冰船 三桨推进 系柱推力 空泡校核 螺旋桨闲置 敞水性能
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RANS方法预报对转桨定常敞水性能研究 被引量：5
10
作者 张涛 陈彦勇 杨晨俊 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2011年第5期35-38,49,共5页
以时均化的雷诺方程结合标准k-ε湍流模式作为控制方程,采用混合面模型(MP)将对转桨非定常问题简化为定常,建立对转桨敞水性能数值模拟方法.开展了两对水下高速航行体用对转桨的敞水性能数值模拟,与试验结果及MRF模型预报结果进行了对... 以时均化的雷诺方程结合标准k-ε湍流模式作为控制方程,采用混合面模型(MP)将对转桨非定常问题简化为定常,建立对转桨敞水性能数值模拟方法.开展了两对水下高速航行体用对转桨的敞水性能数值模拟,与试验结果及MRF模型预报结果进行了对比分析,结果表明:两种数值模拟方法均能可靠地预报对转桨的敞水性能,预报精度满足工程应用需要. 展开更多
关键词 对转桨 敞水性能 混合面模型
原文传递
导管桨周围流场的数值模拟 被引量：6
11
作者 时立攀 熊鹰 +1 位作者 杨勇 王波 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期344-348,共5页
采用基于RANS方程的雷诺应力模型(EARSM)对导管桨的敞水性能及周围流场进行了数值计算,计算网格采用全结构化网格,网格的划分考虑了导管与桨叶间隙的边界层的影响。在设计进速下,桨叶敞水性能的误差小于2%。对导管桨的周围流场进行了模... 采用基于RANS方程的雷诺应力模型(EARSM)对导管桨的敞水性能及周围流场进行了数值计算,计算网格采用全结构化网格,网格的划分考虑了导管与桨叶间隙的边界层的影响。在设计进速下,桨叶敞水性能的误差小于2%。对导管桨的周围流场进行了模拟,尤其对导管桨尾部涡系进行了系统研究,计算结果与试验结果吻合较好,说明本文提出的方法可以准确计算导管桨的螺距角,为导管桨的设计及水动力性能预报提供参考。 展开更多
关键词 导管桨 雷诺应力模型 敞水性能 湍流模型 水动力螺距
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几何参数对轮缘推进器水动力性能影响的研究
12
作者 王旭 胡健 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1648-1654,共7页
轮缘推进器是近年来发展起来的一种无轴组合式特种推进器。与传统推进器相比,轮缘推进器在水动力设计和性能分析方面存在诸多挑战,水动力性能的研究对轮缘推力器的设计和应用具有重要意义。为了研究几何参数对轮缘推力器水动力性能的影... 轮缘推进器是近年来发展起来的一种无轴组合式特种推进器。与传统推进器相比,轮缘推进器在水动力设计和性能分析方面存在诸多挑战,水动力性能的研究对轮缘推力器的设计和应用具有重要意义。为了研究几何参数对轮缘推力器水动力性能的影响,本文以7叶轮缘驱动推力器为基本模型,基于面元法原理,利用编译的面元法代码对轮缘推力器在开阔水域的工作状态进行了数值模拟。通过求解每个面元的速度场,计算了水动力性能和叶片表面压力分布。此外,本文选择了几个典型的几何特征,如螺距比和叶片数,通过进行变参数分析,比较了不同几何参数下轮缘推力器的敞水性能。结果表明:本文的相关研究对轮缘推力器的设计和开发具有参考价值。 展开更多
关键词 面元法 轮缘推进器 水动力 螺距比 侧斜角 盘面比 桨叶数 敞水性能
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耦合黏-势流数值计算的CLT桨水动力性能预报
13
作者 王超 李秋月 +1 位作者 赵雷明 孙聪 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期82-87,共6页
根据尾流收缩叶梢负载(CLT)标模桨的特殊几何形式、尾涡特性,对面元法的参数化建模、预设尾涡模型及网格划分形式进行了相应计算理论修正.为了验证改进后面元法对于预报不同端板形式的CLT桨敞水性能的适用性,改变端板参数描述建立了三组... 根据尾流收缩叶梢负载(CLT)标模桨的特殊几何形式、尾涡特性,对面元法的参数化建模、预设尾涡模型及网格划分形式进行了相应计算理论修正.为了验证改进后面元法对于预报不同端板形式的CLT桨敞水性能的适用性,改变端板参数描述建立了三组CLT桨计算模型,使用改进后面元法计算敞水性能,将面元法结果与计算流体力学(CFD)方法模拟结果对比,设计进速附近的效率差约为2%.结果表明:该面元法程序可以快速预报变端板参数CLT桨敞水性能,且预报精度满足工程要求,预报结果可作为后续优化设计和试验设计参考依据;减小原端板50%宽度,在低进速附近,推力最多提高约10%,设计剖面的表面压力分布结果与CFD方法计算结果符合较好. 展开更多
关键词 CLT桨 尾涡模型 敞水性能 面元法 计算流体力学
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基于不同湍流模型的螺旋桨水动力特性研究
14
作者 邹磊 田威 +2 位作者 林源 霍建龙 张晓慧 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第12期94-100,114,共8页
基于标准k-ε模型、剪切应力传输SST k-ω模型和改进延迟分离涡(IDDES)模型等3种不同的湍流模型,计算了不同进速系数下螺旋桨的敞水性能。选取P4119为研究对象,采用滑移网格法模拟螺旋桨实际转动,得到螺旋桨水动力参数及详细流场结构。... 基于标准k-ε模型、剪切应力传输SST k-ω模型和改进延迟分离涡(IDDES)模型等3种不同的湍流模型,计算了不同进速系数下螺旋桨的敞水性能。选取P4119为研究对象,采用滑移网格法模拟螺旋桨实际转动,得到螺旋桨水动力参数及详细流场结构。预报结果的可行性通过试验值进行了验证。结果表明:IDDES模型预报结果更加精确且能捕捉到更精细的流场。 展开更多
关键词 螺旋桨 湍流模型 敞水特性 水动力性能 改进延迟分离涡
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螺旋桨敞水性能数值预报方法研究 被引量：4
15
作者 孔为平 王金宝 冯学梅 《船舶》 2012年第6期13-21,共9页
针对E779A型螺旋桨和30.8万吨超级油轮(VLCC)螺旋桨进行敞水性能数值计算方法研究,考察了网格、计算域、压力离散格式等对数值计算的影响,并对收敛过程、结果进行了讨论、分析,使螺旋桨敞水性能计算流程进一步成熟,为进一步的螺旋桨水... 针对E779A型螺旋桨和30.8万吨超级油轮(VLCC)螺旋桨进行敞水性能数值计算方法研究,考察了网格、计算域、压力离散格式等对数值计算的影响,并对收敛过程、结果进行了讨论、分析,使螺旋桨敞水性能计算流程进一步成熟,为进一步的螺旋桨水动力性能数值计算提供准备。 展开更多
关键词 螺旋桨 敞水性能 数值计算
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复合材料螺旋桨的加厚及预变形设计 被引量：4
16
作者 黄政 熊鹰 孙海涛 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2107-2114,共8页
为有效利用复合材料螺旋桨的轻质和弹性特点,对螺旋桨做了加厚处理,在保证水动力性能的前提下,加宽空泡斗以增强螺旋桨对不均匀流场的适应性,在结构上还会增加复合材料桨叶的强度。采用稳态流固耦合算法,对优选出的加厚桨进行了45°... 为有效利用复合材料螺旋桨的轻质和弹性特点,对螺旋桨做了加厚处理,在保证水动力性能的前提下,加宽空泡斗以增强螺旋桨对不均匀流场的适应性,在结构上还会增加复合材料桨叶的强度。采用稳态流固耦合算法,对优选出的加厚桨进行了45°和-30°两种复合材料铺层角度下的流固耦合计算,采用预变形设计方法,计算了不同工况下的敞水性能、型值参数和变形。设计工况下,在复合材料螺旋桨变形的反方向施加预变形量,受力后可变形至原桨的形状,水动力性能也与原桨相当,而在非设计工况下,实现了复合材料螺旋桨的水动力性能改善。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 中部加厚 预变形设计 流固耦合 敞水性能
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泵喷推进器沟槽梢涡控制效果及敞水性能研究
17
作者 孙大鹏 叶金铭 +2 位作者 邹笑宇 吴原润 史宝雍 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期538-545,共8页
为控制泵喷推进器梢隙流场,抑制梢涡空化,在导管内壁开设了一定数量的沟槽结构进行研究。本文基于分离涡模拟方法并结合高质量结构化网格对泵喷推进器的梢隙流场进行了数值计算,设计并开展了基于拖曳水池的泵喷推进器敞水性能试验,对比... 为控制泵喷推进器梢隙流场,抑制梢涡空化,在导管内壁开设了一定数量的沟槽结构进行研究。本文基于分离涡模拟方法并结合高质量结构化网格对泵喷推进器的梢隙流场进行了数值计算,设计并开展了基于拖曳水池的泵喷推进器敞水性能试验,对比分析了沟槽结构对梢涡形状、梢涡涡核压力和敞水性能的影响。研究表明:沟槽结构可以显著增大梢涡涡核压力,涡核相对压力时均值最少可提高36.57%,在转子尾缘后梢涡低压区域体积可以减少65.8%,能有效延迟梢涡空化,并且对泵喷推进器的水动力性能影响较小,在推进效率上还有一定的改善作用。 展开更多
关键词 泵喷推进器 梢隙流场 沟槽结构 分离涡模拟 结构网格 梢涡 空化 敞水性能
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泵喷推进器水动力尺度效应数值仿真与分析 被引量：3
18
作者 孙明宇 董小倩 杨晨俊 《水下无人系统学报》 北大核心 2020年第5期538-546,共9页
尺度效应问题是准确预报泵喷推进器水动力性能的关键,文中通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS),对模型尺度和实尺度的泵喷推进器敞水性能进行数值仿真,分析尺度效应引起的水动力差异。分析结果表明,推进器各部件水动力均存在尺度效... 尺度效应问题是准确预报泵喷推进器水动力性能的关键,文中通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS),对模型尺度和实尺度的泵喷推进器敞水性能进行数值仿真,分析尺度效应引起的水动力差异。分析结果表明,推进器各部件水动力均存在尺度效应,其中导管的尺度效应最为显著,而转子的尺度效应对推进器总体水动力的影响最大。 展开更多
关键词 泵喷推进器 敞水性能 尺度效应 水动力性能
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螺旋桨多种工况敞水性能数值预报 被引量：3
19
作者 肖冰 范中洲 +1 位作者 石爱国 吴明 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期7-10,16,共5页
为快速、简便、低成本地获取螺旋桨多种工况下推力系数和转矩系数,根据螺旋桨基本参数,推导并建立空间三维螺旋桨型值点数学模型,并采用Matlab语言进行编程,将计算得到的型值点导入前处理软件,建立光滑的三维螺旋桨模型.以某型AU桨为研... 为快速、简便、低成本地获取螺旋桨多种工况下推力系数和转矩系数,根据螺旋桨基本参数,推导并建立空间三维螺旋桨型值点数学模型,并采用Matlab语言进行编程,将计算得到的型值点导入前处理软件,建立光滑的三维螺旋桨模型.以某型AU桨为研究对象,运用计算流体动力学(CFD)方法对其在黏性流场中的正车前进、正车后退、倒车前进及倒车后退4种工况的敞水性能进行数值模拟,给出不同进速系数时的推力系数、转矩系数、桨叶表面压力分布.结果表明,绝大部分计算值与试验值吻合良好,可满足工程应用的要求. 展开更多
关键词 螺旋桨 多工况 敞水性能 数值模拟 计算流体动力学(CFD)
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CFD技术在螺旋桨敞水性能预报中的应用 被引量：3
20
作者 许辉 黄婧 张轮誉 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2013年第5期998-1002,共5页
阐述了螺旋桨粘性流场中敞水性能预报的步骤和方法.包括螺旋桨二维型值转为三维型值的计算方法、螺旋桨三维建模中的注意事项、计算域的选取、网格划分方法、边界条件设置方法等.以某定距桨为例,通过分块划分混合型网格,采用CFX软件预... 阐述了螺旋桨粘性流场中敞水性能预报的步骤和方法.包括螺旋桨二维型值转为三维型值的计算方法、螺旋桨三维建模中的注意事项、计算域的选取、网格划分方法、边界条件设置方法等.以某定距桨为例,通过分块划分混合型网格,采用CFX软件预报了桨的敞水特性,计算值与试验值比较,能够取得较高的计算精度,基本满足工程使用的需要,从而验证了该方法的可行性和适用性. 展开更多
关键词 CFD 螺旋桨 敞水性能 预报
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