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基于RANS的拉式吊舱推进器敞水性能尺度效应研究 被引量:1

On Scale Effect of Open Water Performance of Puller Podded Propulsors Based on RANS
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摘要 吊舱推进器具有模块化程度高、环保、机动性强和噪音低等优点,广泛应用于科研、军事和商业领域。目前吊舱推进器水动力性能研究工作主要基于模型试验及数值计算展开,但是吊舱推进器的复杂结构给其敞水性能由模型尺度外推到实尺度带来了困难。本文基于CFD方法研究了拉式吊舱推进器敞水性能的尺度效应。文中采用Rayleigh-Averaged Navier-Stokes(RANS)方法,结合两方程湍流模型,对拉式吊舱推进器的敞水性能进行数值模拟。通过计算不同尺度的吊舱推进器敞水特性,分析和总结了不同部件受力时的压力成份、摩擦成份和合力随尺度的变化规律,基于相关尺度效应规律提出了一种重点考虑非旋转部件摩擦阻力尺度效应的吊舱推进器敞水性能尺度效应修正方法,并将采用该修正方法的基于模型尺度数值的大尺度外推结果与大尺度RANS结果进行了对比验证。 Podded electric propulsors are widely used for scientific research vessels, naval ships andmerchant ships due to their advantages in high modularity, environmental protection, great maneuver-ability, low noise, etc.. The hydrodynamic characteristics of the podded propulsors are often analyzedbased on the numerical simulation and/or experimental test in model scale. However, the complicatedconfiguration of the podded propulsors imposes limitations on the extrapolation of the model-scale da-ta to full-scale results. The current study focuses on the scale effect of the open-water performance ofa puller podded propulsor based on RANS method. The open-water performance of the puller poddedpropulsor is numerically simulated by using the Rayleigh-Averaged Navier-Stokes(RANS) method to-gether with a two-equation turbulence model. The scaling laws of the pressure force, frictional forceand total force of different components are separately analyzed based on the calculated open-watercharacteristics of the puller podded propulsor with different sizes. A correction method focusing on thescale effect of the frictional drag of non-rotating components is then proposed and verified by compar-ing the RANS results and the extrapolated drag from the model scale to larger scales.
作者 肖阳 茅云生 杨一帆 李子如 贺伟 XIAO Yang;MAO Yun-sheng;YANG Yi-fan;LI Zi-ru;HE Wei(Departments of Naval Architecture,Ocean and Structural Engineering,School of Transportation,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China;Wuhan Marine Electric Propulsion Research Institute,Wuhan 430064,China)
出处 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期1606-1622,共17页 Journal of Ship Mechanics
基金 工信部项目(MC-201913-P02) 国家自然科学基金项目(51609189)。
关键词 拉式吊舱推进器 尺度效应 RANS方法 敞水性能 puller podded propulsor scale effect RANS method open-water performance
作者简介 肖阳(1982-),男,博士研究生,武汉船用电力推进装置研究所高级工程师;茅云生(1962-),男,博士,武汉理工大学教授;杨一帆(1995-),男,硕士研究生,武汉船用电力推进装置研究所助理工程师;李子如(1983-),女,博士,武汉理工大学副教授;贺伟(1982-),男,博士,武汉理工大学副教授。
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