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基于相似准则的复合材料螺旋桨水动力与结构响应特性研究
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作者 洪铭 吴钦 +2 位作者 黎勇 黄彪 王国玉 《力学学报》 北大核心 2025年第5期1031-1042,共12页
为了预测复合材料螺旋桨的水动力特性,采用量纲分析法对影响螺旋桨水动力性能的参数进行了分析,并基于相似准则发展了复合材料螺旋桨水动力相似模型.通过复合材料螺旋桨双向流固耦合计算方法对原型桨和模型桨的水动力性能、结构响应及... 为了预测复合材料螺旋桨的水动力特性,采用量纲分析法对影响螺旋桨水动力性能的参数进行了分析,并基于相似准则发展了复合材料螺旋桨水动力相似模型.通过复合材料螺旋桨双向流固耦合计算方法对原型桨和模型桨的水动力性能、结构响应及振动模态特性进行分析.研究结果表明,基于雷诺相似准则,模型桨的来流速度需在原型桨的基础上放大数倍,在常规试验环境下难以实现,因此雷诺相似模型不适用于复合材料螺旋桨的水动力性能预测.基于弗劳德相似准则,模型桨应与原型桨保持相同的密度,且弹性模量和剪切模量相比原型桨减小了数倍.由于实际生产材料难以同时满足这两项要求,进一步发展了两种非标准弗劳德相似模型.基于适当放松材料弹性性能的弗劳德相似准则,模型桨的刚度较大,导致其水动力性能与原型桨存在一定差距;基于适当放松材料密度要求的弗劳德相似准则,模型桨的水动力性能与原型桨吻合较好,但模态频率仍存在偏差.基于马赫相似准则预测的模型桨水动力性能、结构响应特性及振动模态与原型桨吻合较好,表明该相似模型在复合材料螺旋桨性能预测方面具有良好的适用性.文章针对复合材料螺旋桨建立了水动力相似关系,可为其设计与优化提供理论依据. 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 水动力性能 结构响应 相似准则 流固耦合
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复合材料螺旋桨BEM-FEM流固耦合计算方法研究
2
作者 郭春雨 朱世祺 +1 位作者 叶礼裕 王超 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期191-200,共10页
[目的]旨在预报复合材料螺旋桨的水动力性能并研究其流固耦合特性。[方法]结合边界元法(BEM)和有限元法(FEM)建立复合材料螺旋桨流固耦合计算方法,以边界元法计算复合材料螺旋桨桨叶表面压力及水动力,并将计算得到的桨叶表面压力传递到... [目的]旨在预报复合材料螺旋桨的水动力性能并研究其流固耦合特性。[方法]结合边界元法(BEM)和有限元法(FEM)建立复合材料螺旋桨流固耦合计算方法,以边界元法计算复合材料螺旋桨桨叶表面压力及水动力,并将计算得到的桨叶表面压力传递到有限元结构模型中,然后以有限元法预报复合材料螺旋桨桨叶受到载荷时的位移与应力分布,并将变形传递到螺旋桨边界元法水动力计算中,从而实现双向流固耦合计算;应用该方法对5471桨进行计算并与文献中的试验值进行对比分析,以验证该方法的可行性,随后将5471桨型复合材料螺旋桨与刚性桨的水动力性能进行对比分析。[结果]结果显示,采用所提方法可实现复合材料螺旋桨水动力性能分析,具有实施简单、计算效率高、准确等优点。[结论]所做研究可为复合材料螺旋桨的自适应性设计工作提供可靠的数据支撑,提升复合材料螺旋桨的设计效率。 展开更多
关键词 船用螺旋桨 复合材料螺旋桨 流固耦合 边界元法 有限元法
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航空复合材料螺旋桨叶片制造工艺研究进展 被引量:1
3
作者 武珈羽 杨金水 +2 位作者 陈丁丁 郭书君 尹昌平 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期104-116,共13页
螺旋桨推进方式在航空领域占有重要地位。复合材料具有高比强度、高比模量、高阻尼、可设计性等特性,复合材料螺旋桨叶片能够提升螺旋桨减重效率、推进效率、耐蚀性、降噪等方面性能,已成为大势所趋。本文对国内外航空复合材料螺旋桨叶... 螺旋桨推进方式在航空领域占有重要地位。复合材料具有高比强度、高比模量、高阻尼、可设计性等特性,复合材料螺旋桨叶片能够提升螺旋桨减重效率、推进效率、耐蚀性、降噪等方面性能,已成为大势所趋。本文对国内外航空复合材料螺旋桨叶片的研究成果进行回顾和总结,基于传统飞机螺旋桨叶片和旋翼桨叶,对航空螺旋桨叶片材料体系、结构设计和制造工艺进行分类阐述,重点总结复合材料螺旋桨制造工艺中的关键技术问题,概述桨叶制造工艺方面的仿真模拟研究,最后从健全材料体系、优化结构设计、深入工艺研究和加强数值模拟技术的工程化应用几个方面提出了国产化复合材料航空螺旋桨的未来发展方向。 展开更多
关键词 复合材料 螺旋桨叶片 复合材料螺旋桨 成型工艺
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复合材料螺旋桨流固耦合分析方法研究 被引量:17
4
作者 曾志波 姚志崇 +3 位作者 王玮波 刘润闻 韩用波 洪方文 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第5期477-483,共7页
文章基于面元法和有限元法,开展了复合材料螺旋桨流固耦合数值方法研究,着重探讨了复合材料桨叶有限元建模以及水动力外载荷与结构变形位移的流固耦合交界面数据传递问题,最终集成为一项复合材料螺旋桨流固耦合分析技术,测试了其收敛性... 文章基于面元法和有限元法,开展了复合材料螺旋桨流固耦合数值方法研究,着重探讨了复合材料桨叶有限元建模以及水动力外载荷与结构变形位移的流固耦合交界面数据传递问题,最终集成为一项复合材料螺旋桨流固耦合分析技术,测试了其收敛性。该技术针对5474复合材料螺旋桨的分析结果与文献结果吻合良好,为复合材料螺旋桨性能分析提供了必要的工具。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 流固耦合 外载荷 变形
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基于流固耦合相互作用的复合材料螺旋桨性能研究 被引量:10
5
作者 曾志波 姚志崇 +1 位作者 王玮波 丁恩宝 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第11期1224-1233,共10页
开展复合材料螺旋桨流固耦合相互作用分析,为复合材料螺旋桨设计提供思路,有利于进一步提高螺旋桨的性能。文章进行了螺旋桨二维弹性剖面静力学分析,进而对不同几何复合材料桨叶的流固耦合作用特性做了数值计算比较研究,在此基础上,通... 开展复合材料螺旋桨流固耦合相互作用分析,为复合材料螺旋桨设计提供思路,有利于进一步提高螺旋桨的性能。文章进行了螺旋桨二维弹性剖面静力学分析,进而对不同几何复合材料桨叶的流固耦合作用特性做了数值计算比较研究,在此基础上,通过与对应的刚性螺旋桨的比较计算分析,研究了在多工况下的复合材料螺旋桨水动力性能影响,探索了在来流变化过程中复合材料螺旋桨的振动性能。文中研究得出了一些有意义的结论,为复合材料螺旋桨设计及应用奠定了基础。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 流固耦合 水动力效率 振动
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基于ANSYS ACP的复合材料螺旋桨流固耦合计算方法 被引量:16
6
作者 黄政 熊鹰 杨光 《计算力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期501-506,共6页
针对复合材料螺旋桨的流固耦合水弹性行为,为形成双向耦合的集成平台,对复合材料螺旋桨进行了流固耦合计算方法的研究。在ANSYS Workbench平台中,采用ACP模块对复合材料螺旋桨的建模进行了分析,介绍了复合材料螺旋桨的建模流程、流体计... 针对复合材料螺旋桨的流固耦合水弹性行为,为形成双向耦合的集成平台,对复合材料螺旋桨进行了流固耦合计算方法的研究。在ANSYS Workbench平台中,采用ACP模块对复合材料螺旋桨的建模进行了分析,介绍了复合材料螺旋桨的建模流程、流体计算模型和固体计算模型。通过静态加载试验对复合材料螺旋桨建模方法的可靠性进行了验证,计算值与试验值的偏差在5.1%以内,且反映出材料的各向异性。通过空泡水洞模型试验对复合材料螺旋桨流固耦合敞水性能计算方法的精确度进行了验证,在转速为12.7r/s和25r/s两个工况下计算的推力和扭矩与试验值吻合较好。验证了基于ANSYS ACP的复合材料螺旋桨稳态流固耦合计算方法合理可行,为复合材料螺旋桨的流固耦合振动特性分析提供了参考。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 流固耦合 ACP模块 敞水性能 模型试验
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复合材料螺旋桨模型的应变模态与振动特性 被引量:8
7
作者 黄政 熊鹰 杨光 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第2期98-105,共8页
采用有限元模态算法和应变模态测量试验对比金属桨和碳纤维桨模型的固有频率、位移和应变模态振型,试验测得铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内。碳纤维桨各阶固有频率均比铜桨要小,应变模态振型相似,前者结... 采用有限元模态算法和应变模态测量试验对比金属桨和碳纤维桨模型的固有频率、位移和应变模态振型,试验测得铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内。碳纤维桨各阶固有频率均比铜桨要小,应变模态振型相似,前者结构阻尼是后者的4倍左右。计算二者在流域中的湿模态,铜桨的前四阶湿模态固有频率比干模态减小18%~33%,碳纤维桨减小54%~64%。研究铜桨和不同铺层碳纤维桨之间的振动特性,得出有利于减轻振动的纤维铺层方式,优选出的碳纤维桨总振动加速度级(TAL)比试验用碳纤维桨降低2 d B。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 应变模态 固有频率 振动响应 振动加速度级
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复合材料螺旋桨应变模态计算与试验 被引量:7
8
作者 黄政 熊鹰 +1 位作者 柳凯 杨光 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2015年第6期27-30,41,共5页
采用经过验证的有限元模态算法计算了金属桨和碳纤维桨模型的固有频率和位移、应变模态振型,在桨叶表面贴附电阻应变片并进行了应变模态测量试验。结果表明:铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内;碳纤维桨各阶... 采用经过验证的有限元模态算法计算了金属桨和碳纤维桨模型的固有频率和位移、应变模态振型,在桨叶表面贴附电阻应变片并进行了应变模态测量试验。结果表明:铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内;碳纤维桨各阶固有频率均比铜桨要小,应变模态振型相似,结构阻尼前者是后者的4倍左右。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 频响函数 应变模态 固有频率
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复合材料螺旋桨流固耦合振动噪声研究综述 被引量:11
9
作者 黄政 熊鹰 鲁利 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期87-94,124,共9页
为了全面梳理有关复合材料桨的研究内容和方法,指出研究方向和思路,本文从稳态流固耦合变形、瞬态流固耦合振动和噪声等方面,综合国内外对弹性水翼和复合材料螺旋桨的研究进展进行了分析。国外在复合材料螺旋桨的流固耦合理论研究、测... 为了全面梳理有关复合材料桨的研究内容和方法,指出研究方向和思路,本文从稳态流固耦合变形、瞬态流固耦合振动和噪声等方面,综合国内外对弹性水翼和复合材料螺旋桨的研究进展进行了分析。国外在复合材料螺旋桨的流固耦合理论研究、测试技术等方面较为先进,可以将高阻尼材料通过完善的工艺成型方式应用于舰船螺旋桨。而国内对复合材料螺旋桨的稳态流固耦合变形研究较多,对瞬态流固耦合振动和噪声研究较少,没有形成完善的复合材料螺旋桨理论研究和测试体系,在实船应用方面更是空白。在此基础上,提出了复合材料螺旋桨减振降噪机理和刚度阻尼匹配设计方法的研究前景。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 流固耦合 耦合变形 耦合振动 耦合噪声 算法 模型试验 刚度阻尼匹配
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复合材料螺旋桨的加厚及预变形设计 被引量:5
10
作者 黄政 熊鹰 孙海涛 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2107-2114,共8页
为有效利用复合材料螺旋桨的轻质和弹性特点,对螺旋桨做了加厚处理,在保证水动力性能的前提下,加宽空泡斗以增强螺旋桨对不均匀流场的适应性,在结构上还会增加复合材料桨叶的强度。采用稳态流固耦合算法,对优选出的加厚桨进行了45°... 为有效利用复合材料螺旋桨的轻质和弹性特点,对螺旋桨做了加厚处理,在保证水动力性能的前提下,加宽空泡斗以增强螺旋桨对不均匀流场的适应性,在结构上还会增加复合材料桨叶的强度。采用稳态流固耦合算法,对优选出的加厚桨进行了45°和-30°两种复合材料铺层角度下的流固耦合计算,采用预变形设计方法,计算了不同工况下的敞水性能、型值参数和变形。设计工况下,在复合材料螺旋桨变形的反方向施加预变形量,受力后可变形至原桨的形状,水动力性能也与原桨相当,而在非设计工况下,实现了复合材料螺旋桨的水动力性能改善。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 中部加厚 预变形设计 流固耦合 敞水性能
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考虑铺层的复合材料螺旋桨流固耦合计算及验证 被引量:6
11
作者 陈悦 朱锡 周振龙 《船海工程》 2014年第2期57-61,共5页
为了验证考虑铺层的复合材料螺旋桨流固耦合算法的正确性,利用ANSYS/CFX软件,对±45°对称铺层的玻璃纤维增强材料螺旋桨建立流体模型和结构模型,实现双向流固耦合稳态求解,得到不同进速系数下的敞水性能,模型桨敞水试验结果表... 为了验证考虑铺层的复合材料螺旋桨流固耦合算法的正确性,利用ANSYS/CFX软件,对±45°对称铺层的玻璃纤维增强材料螺旋桨建立流体模型和结构模型,实现双向流固耦合稳态求解,得到不同进速系数下的敞水性能,模型桨敞水试验结果表明,数值计算与试验吻合良好,均满足工程应用的要求,验证了采用ANSYS/CFX双向流固耦合算法计算复合材料螺旋桨的正确性。 展开更多
关键词 桨叶铺层 双向流固耦合 复合材料螺旋桨 敞水性能
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船舶复合材料螺旋桨模型试验的特殊性分析 被引量:3
12
作者 武珅 宋明太 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第2期9-14,共6页
[目的]船舶复合材料螺旋桨比传统金属合金螺旋桨刚度低,在流固耦合作用下桨叶变形会对水动力和噪声性能带来显著影响,在开展复合材料螺旋桨模型试验时需予以特殊考虑。[方法]采用量纲分析方法,建立复合材料螺旋桨水动力与噪声性能的特... [目的]船舶复合材料螺旋桨比传统金属合金螺旋桨刚度低,在流固耦合作用下桨叶变形会对水动力和噪声性能带来显著影响,在开展复合材料螺旋桨模型试验时需予以特殊考虑。[方法]采用量纲分析方法,建立复合材料螺旋桨水动力与噪声性能的特殊相似关系及其换算方法。根据复合材料螺旋桨模型加工实物及其作用特点,分析可满足模型试验要求的特殊测试技术。[结果]结果表明,复合材料螺旋桨模型试验在满足金属合金螺旋桨模型试验的相似关系外,仍需满足桨叶水动力变形的相似关系。[结论]不同于传统金属合金螺旋桨,复合材料螺旋桨模型试验需获取螺旋桨的静态型值、力学性能和桨叶动态变形等信息,以此选择合理的螺旋桨试验模型缩比尺度及其材料;同时,试验中除要求保持模型与实尺度螺旋桨的无量纲进速系数相同外,还需满足刚度特性及叶梢马赫数的组合相似度。 展开更多
关键词 船舶复合材料螺旋桨 模型试验 特殊性 流固耦合 相似关系
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复合材料螺旋桨弯扭耦合刚度特性分析 被引量:5
13
作者 胡晓强 黄政 刘志华 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期25-35,共11页
[目的]复合材料螺旋桨的弯扭耦合变形程度反映了桨叶的刚度特性,而桨叶刚度特性又与其水动力性能存在一定的相关性,将从刚度的角度对复合材料螺旋桨的纤维铺层进行优化设计。[方法]首先,以DTMB 4383复合材料螺旋桨为研究对象,基于复合... [目的]复合材料螺旋桨的弯扭耦合变形程度反映了桨叶的刚度特性,而桨叶刚度特性又与其水动力性能存在一定的相关性,将从刚度的角度对复合材料螺旋桨的纤维铺层进行优化设计。[方法]首先,以DTMB 4383复合材料螺旋桨为研究对象,基于复合材料螺旋桨流固耦合自迭代算法,构建桨叶弯扭刚度数值计算方法;然后,分别在桨叶铺设单向碳纤维布或正交碳纤维布这2种情况下,对不同铺层方案桨叶的弯扭刚度进行数值计算,并研究桨叶的弯扭刚度特性以及其与水动力性能之间的对应规律。[结果]数值计算结果表明,复合材料螺旋桨单桨叶推力系数及其推力系数差值与桨叶刚度之间呈现出较为同步的变化规律;在主方向弹性模量相同的情况下,正交碳纤维布铺设的复合材料螺旋桨的最小推力系数差值大于单向碳纤维布铺设的复合材料螺旋桨;当材料的弹性模量降低时,桨叶的刚度随之减小,且复合材料螺旋桨单桨叶推力系数及其推力系数差值也会随之减小;当桨叶的刚度较小时,复合材料螺旋桨能够更好地发挥自适应流场的优势,经弯扭耦合能产生更大的螺距变形,从而在高、低伴流区中产生较金属螺旋桨更小的周期性推力脉动。[结论]所得结果可指导复合材料螺旋桨改善船艉水动力性能的优化设计。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 弯曲刚度 扭转刚度 推力系数 推力系数差值
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预埋光纤光栅传感器的碳纤维复合材料螺旋桨水下动应变在线测试 被引量:3
14
作者 雷智洋 王春旭 +2 位作者 吴崇建 丁国平 严小雨 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第2期183-189,205,共8页
[目的]碳纤维复合材料(CFRP)螺旋桨具有轻质高强、低振动、低噪音、耐腐蚀、抗疲劳等优势。为了准确获知CFRP螺旋桨桨叶在水动力载荷下的变形和应变,提出一种水下运转状态下CFRP螺旋桨动应变在线测试方法。[方法]将光纤光栅(FBG)传感器... [目的]碳纤维复合材料(CFRP)螺旋桨具有轻质高强、低振动、低噪音、耐腐蚀、抗疲劳等优势。为了准确获知CFRP螺旋桨桨叶在水动力载荷下的变形和应变,提出一种水下运转状态下CFRP螺旋桨动应变在线测试方法。[方法]将光纤光栅(FBG)传感器预埋于CFRP螺旋桨,搭建CFRP螺旋桨水下动应变测试系统,设置2类测试工况:进速为0 m/s,转速从50~400 r/min依次增加;转速保持427 r/min不变,进速从0~1.6 m/s依次增加。通过FBG传感器采集上述2类工况下CFRP螺旋桨的动应变数据,对动应变数据进行时域和频谱分析。[结果]结果表明,CFRP螺旋桨上各测点的动应变特征频率一致,且与转速相关;各测点的动应变峰值取决于测点位置,即螺旋桨的结构力学特征。[结论]实现了CFRP螺旋桨在水下运转状态下的动应变在线测试,测试结果合理可靠,可为CFRP螺旋桨的理论设计和分析提供重要的实证依据,对研究螺旋桨振动噪声和水动力性能具有重要意义。 展开更多
关键词 预埋光纤光栅传感器 碳纤维复合材料螺旋桨 动应变 水下在线测试
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复合材料螺旋桨扭转变形对推力脉动影响研究 被引量:2
15
作者 胡晓强 黄政 刘志华 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期411-419,共9页
为了研究复合材料螺旋桨扭转变形对推力脉动影响,基于面元法和有限元法,采用Fortran和Python语言混合编程开发了求解复合材料螺旋桨稳态流固耦合的自迭代算法,并以某碳纤维桨为对象开展了静态加载变形试验和水动力性能试验,对自迭代算... 为了研究复合材料螺旋桨扭转变形对推力脉动影响,基于面元法和有限元法,采用Fortran和Python语言混合编程开发了求解复合材料螺旋桨稳态流固耦合的自迭代算法,并以某碳纤维桨为对象开展了静态加载变形试验和水动力性能试验,对自迭代算法有限元计算精度和水动力计算精度进行了试验验证。在此基础上,以大侧斜的4383复合材料螺旋桨为研究对象,采用该算法对4383复合材料螺旋桨在设计工况下的螺距角变化量和推力系数差值之间的对应规律进行了研究。结果表明,通过铺层设计能够有效控制复合材料螺旋桨扭转变形的方向和程度,从而有效降低推力脉动。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 自迭代算法 扭转变形 螺距角 推力脉动 推力系数差值
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船用复合材料螺旋桨应用与发展 被引量:2
16
作者 周鑫 刘爱兵 +1 位作者 杨文凯 易小冬 《机电设备》 2021年第4期57-61,共5页
文章对国内外船用复合材料螺旋桨研究成果与应用现状进行了总结与归纳,介绍了船用复合材料螺旋桨设计与研究中存在的难点,说明了流固耦合算法在复合材料螺旋桨预变形设计与水动力性能预报中的重要性。结合国内的研究现状,为今后的研究... 文章对国内外船用复合材料螺旋桨研究成果与应用现状进行了总结与归纳,介绍了船用复合材料螺旋桨设计与研究中存在的难点,说明了流固耦合算法在复合材料螺旋桨预变形设计与水动力性能预报中的重要性。结合国内的研究现状,为今后的研究提供参考。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 流固耦合 预变形 成型工艺
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流固耦合下的复合材料螺旋桨变形特性研究 被引量:2
17
作者 吴建岚 周振龙 《船海工程》 2013年第6期74-77,82,共5页
为了研究易变性复合材料螺旋桨在水动力作用下的变形特性,通过流体计算控制方程和结构有限元方程,建立复合材料螺旋桨流固耦合算法,并利用Ansys/Ansys CFX软件计算流固耦合下指定材料的系列螺旋桨水动力性能,将NBA材料桨计算结果与试验... 为了研究易变性复合材料螺旋桨在水动力作用下的变形特性,通过流体计算控制方程和结构有限元方程,建立复合材料螺旋桨流固耦合算法,并利用Ansys/Ansys CFX软件计算流固耦合下指定材料的系列螺旋桨水动力性能,将NBA材料桨计算结果与试验结果进行对比,验证了流固耦合算法的准确性。分析了指定复合材料螺旋桨变形前后水动力性能变化,在此基础之上,进一步分析了复合材料桨叶在特定进速下的应力分布,以及不同进速下各桨叶的变形规律。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 流固耦合 变形特性
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复合材料船用螺旋桨设计与CFD/FEM计算 被引量:24
18
作者 洪毅 赫晓东 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期404-408,共5页
将基于RANS方程的计算流体力学方法与有限元方法相结合,沿着螺旋桨水动力性能计算、复合材料螺旋桨建模及结构铺层设计、CFD/FEM载荷传递、复合材料螺旋桨结构力学性能计算,水动力性能收敛判定的设计分析流程,完成了某种螺旋桨桨叶的初... 将基于RANS方程的计算流体力学方法与有限元方法相结合,沿着螺旋桨水动力性能计算、复合材料螺旋桨建模及结构铺层设计、CFD/FEM载荷传递、复合材料螺旋桨结构力学性能计算,水动力性能收敛判定的设计分析流程,完成了某种螺旋桨桨叶的初步的设计过程.提出一种预变形策略以改进复合材料螺旋桨的综合性能.计算结果表明,该复合材料螺旋桨能够满足预定设计指标的要求,在达到传统金属螺旋桨水动力性能要求的同时,减重30%,运行效率增加.研究结果充分说明了所采用设计方法的可行性. 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 CFD/FEM 铺层设计 预变形
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复合材料铺层角度对螺旋桨受力特性影响分析 被引量:5
19
作者 秦天腾 丁永乐 +3 位作者 郭君 蔡卫军 韩新波 谭坤 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第8期20-25,共6页
复合材料螺旋桨具有高比强度、高阻尼等特性,可有效提高螺旋桨推进效率,这种特性与制作工艺中的铺层方案存在相关性。针对P4119桨,建立复合材料螺旋桨模型,采用流固耦合数值模拟方法,对复合材料螺旋桨形变、应力分布与推进效率进行计算... 复合材料螺旋桨具有高比强度、高阻尼等特性,可有效提高螺旋桨推进效率,这种特性与制作工艺中的铺层方案存在相关性。针对P4119桨,建立复合材料螺旋桨模型,采用流固耦合数值模拟方法,对复合材料螺旋桨形变、应力分布与推进效率进行计算。结果表明,复合材料铺层角度对螺旋桨的弯扭耦合效应产生明显效果,载荷集中区域局部叶型剖面螺距发生改变,进而影响整个螺旋桨径向范围内的螺距、侧斜与纵倾的分布情况。铺层角度0°~90°时,最大应力值下降41.06%~42.90%,推力系数下降4.12%~5.85%,扭矩系数下降4.49%~7.52%,效率提升0.39%~1.8%。因此,复合材料螺旋桨在大载荷下运行时,工况会发生改变,桨叶会随工况产生较大变形,影响其推进性能。调整复合材料铺层角度,可改善桨叶变形情况。 展开更多
关键词 复合材料螺旋桨 铺层角度 受力特性 流固耦合
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