[发明专利]桨叶的设计方法、装置及设备

说明书

本公开提供了一种桨叶的设计方法、装置及设备，属于桨叶设计领域。所述设计方法包括：确定输入参数，所述输入参数包括桨叶的直径、桨叶的功率；根据所述输入参数，计算得到模型参数，所述模型参数包括桨叶的转速、桨叶的推力，以及桨叶在不同叶高下所对应的螺距、剖面最大厚度、弦长和侧斜；根据所述模型参数，建立所述桨叶的几何模型；对所述几何模型进行优化仿真计算，判断所述几何模型是否满足水力性能要求和强度要求；若所述几何模型满足水力性能要求和强度要求，则将所述几何模型所对应的模型参数作为所述桨叶的设计参数。本公开通过该方法，可以使得破冰船吊舱的桨叶的设计参数满足规范要求。

技术领域

本公开属于桨叶设计领域，特别涉及一种桨叶的设计方法、装置及设备。

背景技术

桨叶属于破冰船吊舱的核心部件。桨叶主要通过产生推力来使得破冰船航行。尤其是当破冰船在极地冰区环境下，破冰船主要是通过桨叶旋转来产生推力，以推动船体破冰前行。

相关技术中，破冰船吊舱的桨叶的设计主要采用常规的图谱设计法。所谓的图谱设计法就是按照已有的桨叶的模型进行敞水试验，然后根据敞水试验得到的数据来绘制成专用的各类图谱，再参照这些图谱设计桨叶。

然而，针对破冰船吊舱的桨叶而言，由于各国都严格保密桨叶的模型、敞水试验数据等，导致可参考的设计图谱十分稀少。这样就使得采用图谱设计法设计桨叶存在着很大的困难，使得桨叶的各个性能，如厚度分布，空化等要求难以满足相关规范要求。

发明内容

本公开实施例提供了一种桨叶的设计方法、装置及设备，可以使得桨叶的设计参数满足规范要求。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种桨叶的设计方法，所述设计方法包括：确定输入参数，所述输入参数包括桨叶的直径、桨叶的功率；根据所述输入参数，计算得到所述模型参数，所述模型参数包括桨叶的转速、桨叶的推力，以及桨叶在不同叶高下所对应的螺距、剖面最大厚度、弦长和侧斜；根据所述模型参数，建立所述桨叶的几何模型；对所述几何模型进行优化仿真计算，判断所述几何模型是否满足水力性能要求和强度要求；若所述几何模型满足水力性能要求和强度要求，则将所述几何模型所对应的模型参数作为所述桨叶的设计参数。

在本公开的又一种实现方式中，所述桨叶的转速满足以下公式：

其中，N为桨叶的转速，P为桨叶的功率，D为桨叶的直径。

在本公开的又一种实现方式中，所述桨叶在不同叶高下的螺距与所述桨叶的直径之间满足以下公式：

其中，H为桨叶的不同叶高的螺距，D为桨叶的直径，K1，K2，K3，K4为无量纲的经验参数，r/R为桨叶的叶高。

在本公开的又一种实现方式中，所述桨叶在不同叶高下的剖面最大厚度与所述桨叶的直径之间满足以下公式：

其中，t_max为桨叶在不同叶高下的剖面最大厚度；K5，K6，K7，K8为无量纲的经验参数；R为桨叶的最大半径；r/R为桨叶的叶高。

在本公开的又一种实现方式中，所述对所述几何模型进行优化仿真计算，判断所述几何模型是否满足水力性能要求和强度要求，包括：

对所述几何模型进行优化仿真计算，得到多个输出参数，所述输出参数包括桨叶的吸收功率、桨叶的淌水功率和桨叶的推力；判断所述输出参数是否满足水力性能要求；若所述输出参数满足水力性能要求，则对所述几何模型进行强度校核，判断所述几何模型是否满足强度要求。

在本公开的又一种实现方式中，所述若所述输出参数满足水力性能要求，则对所述几何模型进行强度校核，判断所述几何模型是否满足强度要求，还包括：若所述几何模型不满足强度要求，则修改所述几何模型，并对修改后的所述几何模型重新进行优化仿真。