[发明专利]一种高效导管设计方法

摘要

本发明公开了一种高效导管设计方法，涉及船舶推进系统设计领域。导管螺旋桨在重负荷的船舶上的应用越来越广泛，导管作为导管螺旋桨的关键部件之一，寻求高效的导管将是未来的研究方向。针对上述问题，本发明提出了一种基于导管参数化表达方法的高效导管设计方法。本发明采用了参数化表达导管线型，并且采用CFD计算方法来设计高效导管。使用本发明方法可以方便、快捷地设计出高效率的导管。

主权项

一种高效导管设计方法，其特征在于包括如下步骤：1)将导管线型分为导管内表面与导管外表面，其中导管内表面分为导管进口段、导管中间段以及导管出口段；定义P0(x0,y0)、P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)、P4(x4,y4)、P5(x5,y5)、P6(x6,y6)七个控制点；导管内表面由P0、P6、P1、P2、P3五点控制，其中导管进口段由P0、P6、P1三点控制，导管中间段由P1、P2两点控制，导管出口段由P2、P3两点控制；导管外表面由P0、P5、P4三点控制；定义控制点P1、P2、P3、P4、P5、P6的斜率分别为k1、k2、k3、k4、k5、k6；2)定义导管进口面积系数Ain、导管出口面积系数Aout、导圆半径RLE及随圆半径RTE；导管导边曲线为导边导圆的一段弧长，其中导圆原点定义为O(RLE,y0)，控制点P0与P5的夹角为α＝90度，控制点P0与P6的夹角为β＝45度；导管长径比为0.5，定义螺旋桨半径R＝1，则导管长度L为1；3)七个控制点P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别定义如下：P1:x1＝0.4,y1＝0；P2:x2＝0.6,y2＝0；P4:x4＝1,y4＝y3+RTE×2；P5:x5＝RLE·(1‑cosα),y5＝y0+RLE·sinα；P6:x6＝RLE·(1‑cosβ),y6＝y0‑RLE·sinβ；4)斜率k1、k2、k3、k4、k5、k6分别定义如下：k1＝k2＝0；k5＝k4ork5＝0；k6＝‑tanβ；5)除曲线采用导圆部分弧长构成，其他导管分段曲线均采用三次Hermite插值方法构成；导管剖面线型表达式为：导管外表面：其中，0≤x≤x5；fout2＝Hermite(P4,P5,k4,k5,x)，其中，x5≤x≤1.0；导管内表面：其中，0≤x≤x6；fin2＝Hermite(P6,P1,k6,k1,x)，其中，x6≤x≤x1；fin3＝Hermite(P1,P2,k1,k2,x)，其中，x1≤x≤x2；fin4＝Hermite(P2,P3,k2,k3,x)，其中，x2≤x≤1.0；6)采用CFD计算方法设计导管线型；7)根据导管剖面的线型表达式，通过导管进口面积系数Ain、导管出口面积系数Aout、导圆半径RLE及随圆半径RTE四个参数生成设计的导管线型；8)对生成的导管进行性能分析，如果是使得全回转推进器达到最高效率的导管，则结束设计；否则调整参数重新生成导管线型，直到得到使得全回转推进器达到最高效率的导管。