[发明专利]一种用于螺旋桨式船舶的涡流发生器及船舶

说明书

本发明公开了一种用于螺旋桨式船舶的涡流发生器及船舶，增设第一迎流面，且第一迎流面与底面垂直，能够产生附加涡流，并与主涡流叠加，得到尾迹增大，能量增强的混合涡流。当混合涡流传递到船艉流动滞后区时，可抑制流动分离，遏制过度低压区的产生，减小螺旋桨叶片处伴流的变化梯度，使该位置处空泡平稳的发展，降低由于空泡产生的脉动压力，从而达到减震的效果，同时减小航行阻力。

技术领域

本发明涉及航海运输技术领域，具体涉及一种用于螺旋桨式船舶的涡流发生器及船舶。

背景技术

大范围分离流动现象广泛存在于航空、航天、航海、风工程等领域。大分离流动通常表现出强烈的非定常旋涡脱落，伴随着阻力增加、升力降低、产生噪声，甚至引起结构的振动而产生疲劳破坏。

近些年，涡流发生器作为一种新型的流动分离控制手段在航天、航空、船舶工程等领域广泛应用，其主要通过与迎面流动作用产生高能量的涡对，该涡对与其下游的低能量边界层流动混合后，把能量传递给了边界层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在物体表面而不致分离，从而降低流动阻力，避免过大的能量损耗。

由于涡流发生器使用场合不同、使用目的差异，涡流发生器种类众多，形态各异，其控制效果和控制性能也有所不同。目前在航空器、大型轮船、风机叶片中应用较多的涡流发生器有矩形翼、三角形翼、梯形翼等。

而在现代航运中，大型船舶方形系数高，进流段陡，去流角大，航行时常伴生舭涡和尾部流动分离，加剧流场的非均匀性，在螺旋桨叶处产生空泡、振动和噪声等，增加船舶阻力。常见的涡流发生器尾流存在产生的涡量小，涡的强度不够大，尾涡的展向和流向强度作用不够明显等问题导致上述涡流发生器在船尾边界层控制效果不佳。

发明内容

为了解决因涡流发生器产生的涡流小且强度低导致船舶的螺旋桨叶处产生空泡、振动和噪声，船舶阻力增大等问题，本发明提出了一种用于螺旋桨式船舶的涡流发生器,包括：

底面，用于与船舶连接；

第一涡流发生区，与所述底面相接，用于制造第一涡流；所述第一涡流发生区包括第一迎流面，所述第一迎流面与所述底面垂直；

第二涡流发生区，与所述第一涡流发生区远离所述底面的一端连接，用于制造第二涡流；

涡流混合区，所述涡流混合区一端与所述第二涡流发生区相接，另一端与所述底面相接；所述涡流混合区用于将第一涡流与第二涡流混合。

进一步地，所述第二涡流发生区包括第二迎流面和第三迎流面；所述第二迎流面的一端与所述第一迎流面相接，另一端与所述第三迎流面相接；

所述第二迎流面与所述底面所成夹角为第一夹角，所述第三迎流面与所述底面所成的最小夹角为第二夹角，且所述第一夹角小于第二夹角。

进一步地，所述底面包括第一曲边和第二曲边，所述第一曲边的一端与所述第二曲边的一端相接，所述第一曲边的另一端与所述第二曲边的另一端相接；

由所述第一曲边朝向垂直所述底面方向延伸形成第一迎流面，所述第一迎流面包括第三曲边，所述第三曲边的一端与所述第一曲边相接，所述第三曲边的另一端与所述第一曲边的另一端相接。

进一步地，所述涡流混合区包括侧面，所述侧面的一端与所述底面远离所述第一迎流面的一端相接，所述侧面的另一端与所述第三迎流面远离所述第二迎流面的一端相接。

进一步地，由所述第二曲边朝向垂直所述底面方向延伸形成所述侧面，所述侧面与所述第一迎流面处于所述底面的同一侧；所述侧面包括第四曲边，所述第四曲边的一端与所述第二曲边的一端相接，所述第四曲边的另一端与所述第二曲边的另一端相接。

进一步地，所述第三迎流面包括由所述第四曲边朝向第二迎流面方向延伸形成的弧面；