一种回转推进器动态水动力性能评估方法技术

本发明专利技术涉及一种回转推进器动态水动力性能评估方法，包括以下步骤：1)耦合旋转运动解耦；2)解耦后时均水动力性能评估；3)动态水动力性能分析；所述评估方法将回转推进器两个耦合旋转轴的复杂运动解耦成多个单独旋转轴运动，从而将一个复杂流动模拟问题简化为多个相对简单的流动模拟问题，且评估方法即可适用于不带导管的回转推进器，也可以适用于带导管的回转推进器，具有较好的普适性，另外本评估方法设计流程清晰、操作明确，工程实用价值大，可以大幅提高回转推进器动态水动力性能评估效率。

A method for evaluating dynamic hydrodynamic performance of a rotating propeller

The invention relates to a method for evaluation of a dynamic rotary propeller hydrodynamic performance, which comprises the following steps: 1) coupled rotary motion decoupling; 2) were decoupled hydrodynamic performance evaluation; 3) dynamic analysis of hydrodynamic performance; the evaluation method of rotary motion decoupling two propeller complex coupling into a plurality of single axis of rotation the rotary axis, which will be a complex flow simulation problem is simplified to simulate many simple flow, and the evaluation method can be applied to the rotary propeller without catheter, can also be applied to the propeller with a catheter, good universality, clarity, the evaluation method of design process clear. Practical value, can significantly improve the dynamic hydrodynamic performance of propeller efficiency evaluation.

【技术实现步骤摘要】
一种回转推进器动态水动力性能评估方法
本专利技术涉及水回转推进器，尤其涉及回转推进器动态水动力性能评估方法。
技术介绍
回转推进器通过伞齿轮系统传动机构使螺旋桨或者导管推进器能在水平面内绕竖直轴作360°旋转，用以推进并操纵船舶的推进器，其具有良好的操纵性能，且由于整个装置的驱动和转向机构均在吊舱包和支柱内，不像传统推进器那样需要在船艉处布置长轴驱动螺旋桨旋转，有利用船体空间布置和推进器安放。回转推进器回转状态下动态水动力性能评估在回转推进器设计过程中是一个重要的方法，它即可以判断设计方案水动动力性能是否达标，也可以对该设计方案强度评估提供载荷输入，用以评估强度是否满足要求。回转推进器工作时由于同时存在两个相互垂直的耦合的旋转轴，一个是推进器自身的旋转轴，另一个是回转推进单元的旋转轴，若要直接模拟(无论数值方法还是试验方法)这两个旋转运动，对计算时间和计算精度都带来巨大的挑战。
技术实现思路
本申请人针对以上缺点，进行了研究改进，提供回转推进器动态水动力性能评估方法。本专利技术所采用的技术方案如下：一种回转推进器动态水动力性能评估方法传输装置，包括以下步骤：1)耦合旋转运动解耦：耦合旋转运动解耦是将同时具有公转和自转的耦合运动分解成多个独立的、不耦合的单旋转运动；回转推进器在螺旋桨旋转的同时还进行回转运动，由于整个推进器单元回转运动的角速度远小于螺旋桨旋转的角速度，所以其耦合运动的解耦可以分解为多个相同回转角δ状态下螺旋桨旋转运动，总回转角为θ，总回转角θ分解为N个工况，N＝θ/δ，δ的取值通常保证N为整数。2)解耦后时均水动力性能评估：对解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能进行评估，其评估方法分为：数值方法和试验方法数值方法评估解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能：采用多参考坐标系处理推进器的旋转，采用雷诺平均NS(RNAS)方法求解，湍流模型采用SSTk-ω两方程湍流模型，通过指定来流方向来模拟回转角，逐个回转角进行求解，获取各个回转角状态下时均推力系数和扭矩系数。试验方法评估解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能：通过旋转回转推进器来调整改变回转角，然后用测力动力仪逐个测量各个回转角状态下时均推力系数和扭矩系数。3)动态水动力性能分析：将步骤2)获取的各回转角下时均推力系数和扭矩系数绘制成X-Y曲线，横坐标为回转角，纵坐标为推力系数或扭矩系数，则形成了回转推进器动态水动力性能。作为上述技术方案的进一步改进：所述固定回转角δ的角度范围值为10°～30°。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术创新性地提出了一种回转推进器动态水动力性能评估方法，回转推进器两个耦合旋转轴的复杂运动解耦成多个单独旋转轴运动，从而将一个复杂流动模拟问题简化为多个相对简单的流动模拟问题，且评估方法即可适用于不带导管的回转推进器，也可以适用于带导管的回转推进器，具有较好的普适性；(2)本专利技术方法设计流程清晰、操作明确，工程实用价值大，可以大幅提高回转推进器动态水动力性能评估效率。附图说明图1为本专利技术提供的回转推进器动态水动力性能评估方法的流程图。图2为本专利技术的实施例计算得到了回转推进器动态水动力。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1至图2所示，以某带导管和支撑的回转推进器为例，进行动态水动力性能评估方法，包括以下步骤：1)耦合旋转运动解耦：耦合旋转运动解耦是将同时具有公转和自转的耦合运动分解成多个独立的、不耦合的单旋转运动；回转推进器在螺旋桨旋转的同时还进行回转运动，由于整个推进器单元回转运动的角速度远小于螺旋桨旋转的角速度，所以其耦合运动的解耦可以分解为多个相同回转角状态下螺旋桨旋转运动，总回转角θ为360°，回转角间隔δ取10°，则分解后的工况数N为36。2)解耦后时均水动力性能评估：对解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能进行评估，其评估方法分为：数值方法和试验方法数值方法评估解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能：采用多参考坐标系处理推进器的旋转，采用雷诺平均NS(RNAS)方法定常求解，湍流模型采用SSTk-ω两方程湍流模型，通过指定来流方向来模拟回转角，逐个回转角进行求解，获取各个回转角状态下时均推力系数和扭矩系数。试验方法评估解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能：通过旋转回转推进器来调整改变回转角，然后用测力动力仪逐个测量各个回转角状态下时均推力系数和扭矩系数。3)动态水动力性能分析：将步骤2)获取的各回转角下时均推力系数和扭矩系数绘制成X-Y曲线，横坐标为回转角，纵坐标为推力系数或扭矩系数，则形成了回转推进器动态水动力性能。图2为该专利技术方法评估了实施例的回转推进器动态推力系数曲线，图中实线为步骤二中采用的是试验方法评估得到了各固定回转角下时均推力系数，实点为步骤二中采用的是数值方法评估得到了各固定回转角下时均推力系数。以上描述是对本专利技术的解释，不是对专利技术的限定，本专利技术所限定的范围参见权利要求，在不违背本专利技术的基本结构的情况下，本专利技术可以作任何形式的修改。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回转推进器动态水动力性能评估方法，包括以下步骤：1)耦合旋转运动解耦：耦合旋转运动解耦是将同时具有公转和自转的耦合运动分解成多个独立的、不耦合的单旋转运动；回转推进器在螺旋桨旋转的同时还进行回转运动，由于整个推进器单元回转运动的角速度远小于螺旋桨旋转的角速度，所以其耦合运动的解耦可以分解为多个相同回转角δ状态下螺旋桨旋转运动，总回转角为θ，总回转角θ分解为N个工况，N＝θ/δ，δ的取值通常保证N为整数。2)解耦后时均水动力性能评估：对解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能进行评估，其评估方法分为：数值方法和试验方法数值方法评估解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能：采用多参考坐标系处理推进器的旋转，采用雷诺平均NS(RNAS)方法求解，湍流模型采用SST k‑ω两方程湍流模型，通过指定来流方向来模拟回转角，逐个回转角进行求解，获取各个回转角状态下时均推力系数和扭矩系数。试验方法评估解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能：通过旋转回转推进器来调整改变回转角，然后用测力动力仪逐个测量各个回转角状态下时均推力系数和扭矩系数。3)动态水动力性能分析：将步骤2)获取的各回转角下时均推力系数和扭矩系数绘制成X‑Y曲线，横坐标为回转角，纵坐标为推力系数或扭矩系数，则形成了回转推进器动态水动力性能。...

【技术特征摘要】
1.一种回转推进器动态水动力性能评估方法，包括以下步骤：1)耦合旋转运动解耦：耦合旋转运动解耦是将同时具有公转和自转的耦合运动分解成多个独立的、不耦合的单旋转运动；回转推进器在螺旋桨旋转的同时还进行回转运动，由于整个推进器单元回转运动的角速度远小于螺旋桨旋转的角速度，所以其耦合运动的解耦可以分解为多个相同回转角δ状态下螺旋桨旋转运动，总回转角为θ，总回转角θ分解为N个工况，N＝θ/δ，δ的取值通常保证N为整数。2)解耦后时均水动力性能评估：对解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能进行评估，其评估方法分为：数值方法和试验方法数值方法评估解耦后各个回转角状态下回转推进器时均水动力性能：采用多参考坐标系处理推进器的旋转，采用雷诺平均NS(RNAS)方法求解，湍流模型采用SSTk-ω两方程湍流模型，通过指定来流方向来...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘登成，周伟新，郑巢生，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心中国船舶重工集团公司第七零二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32