[发明专利]复合材料螺旋桨桨叶的导随边加固设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导随边加工设计方法，具体涉及复合材料螺旋桨桨叶的导随边加固设计方法。

背景技术

近年来，随着纤维增强复合材料的广泛应用，越来越多的设计者已经开始使用轻质复合材料取代相对较重的金属材料来制备螺旋桨叶片，与传统金属螺旋桨相比，复合材料螺旋桨具有轻质、高效、低振动、低噪音、耐海水腐蚀和易维修等特点，很好的解决了过去金属螺旋桨重量大、难加工、空泡腐蚀现象严重、振动和噪声大等问题，但这种轻质复合材料螺旋桨也存在一个特殊的问题：其桨叶容易受到外部物体的冲击而发生损伤，尤其对于尺寸较薄的桨叶导随边部位，因此，为了确保桨叶型面完整，保障螺旋桨推进性能，需要采取适当的方式对桨叶导随边进行加固。

过去某些复合材料桨叶通常采用金属包边的形式对桨叶进行局部加固，如复合材料机翼叶片、复合材料风机叶片等，但该类桨叶为等截面桨叶，采用金属包边进行加固后对其气动性能的影响并不是很大，而舰船用螺旋桨桨叶型面为变截面变厚度的复杂曲面，若采用传统的金属包边等方式将极大的影响初始设计型面的水动力性能。

发明内容

本发明为解决现有复合材料螺旋桨叶片受到外部物体的冲击而易发生损伤的问题，进而提出复合材料螺旋桨桨叶的导随边加固设计方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的具体步骤如下：

步骤一、利用三维实体构型软件绘制桨叶截面的几何模型，并计算nR截面上距离导随边为0.05C_chord处叶面和叶背的纵坐标值，其中n＝0.1，0.2，…0.9，1，C_chord为nR截面的弦长，R表示螺旋桨半径；

步骤二、将各截面的HLA_nr、HLB_nr、HTA_nr及HTB_nr值以m倍进行增大，并根据这些纵坐标值，利用数学建模软件对第nR截面的其余型值点进行重新拟合调整，构建螺旋桨桨叶新的截面形式，其中HLA_nr表示第nR截面距导边0.05C_chord处叶面的纵坐标值，HLB_nr表示第nR截面距导边0.05C_chord处叶背的纵坐标值，HTA_nr表示第nR截面距随边0.05C_chord处叶面的纵坐标值，HTB_nr表示第nR截面距随边0.05C_chord处叶背的纵坐标值；

步骤三、使用三维实体构型软件绘制桨叶的几何模型，并进一步绘制改进后螺旋桨的几何模型；

步骤四、将改进后螺旋桨的几何模型导入计算机流体力学分析软件的前处理器GAMBIT，构建流体域，划分流体网格，构建水动力计算模型；

步骤五、建立基于RANS方程的流体动力学计算分析模型，如公式(1)所示：