[发明专利]一种回转推进器动态水动力性能评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及水回转推进器，尤其涉及回转推进器动态水动力性能评估方法。

背景技术

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。

发明内容

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。

本发明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。

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°。

本发明的有益效果如下：(1)本发明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)本发明方法设计流程清晰、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为本发明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为本发明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，说明本发明的具体实施方式。

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