[发明专利]一种考虑不确定性因素的扭曲舵优化设计方法

权利要求书

1.一种考虑不确定性因素的扭曲舵优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、进行不同工况的桨后流场仿真，仿真采用不带舵的全附体船舶模型，包含了除舵之外的全部附体，采用RBM方法结合滑移网格技术完成螺旋桨在船后附体环境下的CFD流场仿真，通过仿真获得沿舵杆不同位置处的理论偏转角度θ_i；

S2、根据不同工况的重要程度确定权重系数w_i，采用加权平均方法计算舵杆不同位置处的加权后的偏转角度θ'；

S3、通过回调系数对所述加权后的偏转角度θ'进行修正，得到舵杆不同位置处的修正后的偏转角度θ”；所述回调系数包括尺度效应的影响、CFD计算误差的影响和复杂海况下其他因素的影响；

S4、光顺步骤S3中得到的舵杆不同位置处修正后的偏转角度θ”，得到设计偏转角度，将舵杆不同位置处的舵剖面按设计偏转角度偏转，通过扫略建立扭曲舵的三维几何模型；

S5、对设计得到的扭曲舵进行CFD流场仿真，仿真方法同S1，获取其表面压力分布，检验抗空化效果。

2.根据权利要求1所述的考虑不确定性因素的扭曲舵优化设计方法，其特征在于，步骤S1中，所述不同工况包括不同航速和不同载况。

3.根据权利要求1所述的考虑不确定性因素的扭曲舵优化设计方法，其特征在于，步骤S1中，仿真采用CFD方法，基本方程为RANS方程，湍流模型采用SST K-Omega模型；两相流模型为VOF；数值离散方法为有限体积法，对流项采用二阶迎风格式，扩散项采用二阶中心差分格式；时间离散采用一阶隐式格式；压力与速度的耦合求解采用基于压力修正方程的SIMPLE算法；近壁面的处理采用All y+Wall Treatment方法。

4.根据权利要求1所述的考虑不确定性因素的扭曲舵优化设计方法，其特征在于，步骤S1中，所述舵杆不同位置沿舵杆中心线均匀分布。

5.根据权利要求1所述的考虑不确定性因素的扭曲舵优化设计方法，其特征在于，步骤S2中，舵杆某一处的加权后的偏转角度θ'通过下式计算：

其中，w_i为第i个工况的权重系数，θ_i为步骤S1得到的第i个工况的理论偏转角度。

6.根据权利要求1所述的考虑不确定性因素的扭曲舵优化设计方法，其特征在于，步骤S3中，修正后的偏转角度θ”的计算公式如下：

θ″＝k·θ′ (2)

k＝k₁·k₂·k₃ (3)

其中，k为回调系数，由k₁、k₂、k₃组成；k₁表示尺度效应的影响，根据工程经验，在0.85-0.95范围内选取；k₂表示CFD计算误差的影响，根据工程经验，在0.9-0.95范围内选取；k₃表示复杂海况下其他因素的影响，根据工程经验，在0.9-1.0范围内选取。