基于分离涡模拟方法的导管桨近尾流场及尾涡特性分析 被引量：13

1

作者 龚杰 郭春雨 +2 位作者 吴铁成 宋科委 林健峰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期674-680,共7页

基于分离涡模拟(DES)方法对设计工况下导管桨的近尾流场及尾涡特性进行数值模拟.数值计算中选用Spalart&Allmaras湍流模型封闭N-S方程,采用滑移网格技术及混合网格划分方法完成导管桨敞水性能数值计算.通过分析导管桨瞬态尾流场及... 基于分离涡模拟(DES)方法对设计工况下导管桨的近尾流场及尾涡特性进行数值模拟.数值计算中选用Spalart&Allmaras湍流模型封闭N-S方程,采用滑移网格技术及混合网格划分方法完成导管桨敞水性能数值计算.通过分析导管桨瞬态尾流场及尾涡空间结构发现:近尾流场中螺旋桨半径区域瞬态诱导速度大,尾流中分布着连续漩涡结构,尾流加速作用明显.导管桨尾涡主要由导管剪切层涡、叶片涡系及毂涡组成,叶片涡系中包含叶梢涡、叶根涡、毂涡及相邻梢涡带之间诱导产生的S形二次涡;导管桨尾涡结构中多重涡系之间产生复杂干扰,尾涡形态出现融合、扭曲、分解并逐渐扩散. 展开更多

关键词 导管桨 分离涡模拟 二次涡 尾涡形态

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定子参数变化对前置定子导管桨性能的影响 被引量：10

2

作者 饶志强 李巍 杨晨俊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期269-273,共5页

采用RNG(Re-Normalisation Group)k-ε两方程模型对前置定子导管桨湍流特性进行数值模拟,并分析其水动力性能.通过与试验结果和势流理论结果的对比,验证了黏流理论预报结果的准确性和有效性.对不同定子安装角、不同定子翼型切面厚度以... 采用RNG(Re-Normalisation Group)k-ε两方程模型对前置定子导管桨湍流特性进行数值模拟,并分析其水动力性能.通过与试验结果和势流理论结果的对比,验证了黏流理论预报结果的准确性和有效性.对不同定子安装角、不同定子翼型切面厚度以及不同定子叶片数目的前置定子导管桨敞水性能进行黏流理论预报,并分析了这些几何参数对前置定子导管桨性能的影响规律. 展开更多

关键词 导管桨 前置定子 定子安装角 效率

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导管桨周围流场的数值模拟 被引量：6

3

作者 时立攀 熊鹰 +1 位作者 杨勇 王波 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期344-348,共5页

采用基于RANS方程的雷诺应力模型(EARSM)对导管桨的敞水性能及周围流场进行了数值计算,计算网格采用全结构化网格,网格的划分考虑了导管与桨叶间隙的边界层的影响。在设计进速下,桨叶敞水性能的误差小于2%。对导管桨的周围流场进行了模... 采用基于RANS方程的雷诺应力模型(EARSM)对导管桨的敞水性能及周围流场进行了数值计算,计算网格采用全结构化网格,网格的划分考虑了导管与桨叶间隙的边界层的影响。在设计进速下,桨叶敞水性能的误差小于2%。对导管桨的周围流场进行了模拟,尤其对导管桨尾部涡系进行了系统研究,计算结果与试验结果吻合较好,说明本文提出的方法可以准确计算导管桨的螺距角,为导管桨的设计及水动力性能预报提供参考。 展开更多

关键词 导管桨 雷诺应力模型 敞水性能 湍流模型 水动力螺距

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斜流下导管桨水动力性能及流场特性数值分析 被引量：5

4

作者 孙聪 龚杰 +2 位作者 宋科委 郭春雨 张亮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1623-1628,共6页

针对真实条件下导管桨多工况运行问题,本文基于分离涡模拟方法对多个斜流角下导管桨水动力性能进行了数值预报。采用滑移网格技术建立了三维黏性、不可压缩的非定常数值计算模型,对比了直流状态和斜流状态下导管桨水动力载荷和流场特性... 针对真实条件下导管桨多工况运行问题,本文基于分离涡模拟方法对多个斜流角下导管桨水动力性能进行了数值预报。采用滑移网格技术建立了三维黏性、不可压缩的非定常数值计算模型,对比了直流状态和斜流状态下导管桨水动力载荷和流场特性。数值研究表明:设计工况、小斜流角状态下导管桨的推进效率会有小幅提高,单桨叶的水动力载荷随着斜流角的增加而非定常性增强,尾流背流侧导管前缘会因流动分离产生局部漩涡并向下游传输,迎流侧和背流侧尾涡演化进程存在明显差异,斜流状态下的主流效应对整体尾流场产生切向分量作用加速二次涡的产生与演化。 展开更多

关键词 导管桨 斜流 水动力载荷 CFD 流动分离 脱落涡 二次涡

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导管桨内流场及涡特性DES模拟 被引量：6

5

作者 龚杰 郭春雨 +2 位作者 赵大刚 宋科委 钟文军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1381-1386,共6页

为研究导管桨内部流动及涡结构组成与分布特性,本文基于分离涡模拟(DES)方法对导管桨内流场及涡特性进行模拟,数值模拟为三维黏性、不可压缩的非稳态计算,采用滑移网格技术实现导管桨的敞水性能试验,应用体渲染方式展示内流场空间涡结... 为研究导管桨内部流动及涡结构组成与分布特性,本文基于分离涡模拟(DES)方法对导管桨内流场及涡特性进行模拟,数值模拟为三维黏性、不可压缩的非稳态计算,采用滑移网格技术实现导管桨的敞水性能试验,应用体渲染方式展示内流场空间涡结构。导管桨水动力性能计算结果与模型试验吻合良好,数值模拟结果表明:导管内壁区域流动复杂,频域内导管壁面压力脉动在叶频及其倍数处出现连续峰值;分离涡模拟方法能有效模拟导管桨内流场中的剪切层涡、叶梢涡、叶片脱落涡和叶根涡等不同涡结构,导管的存在导致梢涡形态发生变化,涡量更大面积分布于导管内壁,有助于导管回收螺旋桨尾流涡能,以提高推进效率。 展开更多

关键词 导管桨 内流场 分离涡模拟 压力脉动 涡结构

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导管桨水动力特性的数值研究 被引量：16

6

作者 胡健 王楠 胡洋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期815-821,共7页

为了研究导管桨的推力、转矩和效率等关键水动力参数与进速系数之间的关系,本文采用计算流体力学技术(computational fluid dynamics,CFD)分析导管对螺旋桨水动力特性的影响。在建立导管桨的计算模型时,采用了全结构化网格技术,螺旋桨... 为了研究导管桨的推力、转矩和效率等关键水动力参数与进速系数之间的关系,本文采用计算流体力学技术(computational fluid dynamics,CFD)分析导管对螺旋桨水动力特性的影响。在建立导管桨的计算模型时,采用了全结构化网格技术,螺旋桨和导管之间的相对运动通过运动参考系(moving reference frame,MRF)方法实现。本文以JD7704+Ka4-55导管桨为例,分析其定常水动力性能,用试验结果对数值计算结果进行了初步验证,进而研究了不同导管长度和叶稍间距时导管桨的水动力特性,并探讨了斜流对导管桨推力、转矩和效率的影响。结果表明:导管桨在低进速下由导管所产生的推力会有较大提升,导管的存在能够显著减小斜流中螺旋桨推力和转矩的脉动。 展开更多

关键词 导管桨 计算流体力学 湍流模型 水动力性能 斜流 运动参考系 螺旋浆

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前置定子导管桨非定常干扰力的理论分析与数值模拟 被引量：5

7

作者 饶志强 李巍 杨晨俊 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期45-53,共9页

文章首先对前置定子导管桨非定常干扰力进行了理论分析,给出了桨叶、定子及导管非定常干扰力脉动频率的计算公式。然后,采用RANS方法对带前置定子导管桨的非定常干扰力进行了数值模拟。理论分析表明:带定子导管桨水动力(矩)的脉动频率... 文章首先对前置定子导管桨非定常干扰力进行了理论分析,给出了桨叶、定子及导管非定常干扰力脉动频率的计算公式。然后,采用RANS方法对带前置定子导管桨的非定常干扰力进行了数值模拟。理论分析表明:带定子导管桨水动力(矩)的脉动频率以转子叶频为基频,轴向力(矩)与横(垂)向力(矩)的脉动频率不会同时出现;轴向力(矩)的脉动频率一般较高,横(垂)向力(矩)可能存在相当低的脉动频率。CFD模拟结果表明:水动力脉动频率与理论值一致;轴向力最大脉动幅值并不在最低脉动频率处;转子横向力脉动主要由低频贡献,而定子及导管的横向力脉动则包含了较丰富的频率成分。 展开更多

关键词 导管桨 前置定子 非定常相互干扰 脉动频率 CFD

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带前置定子导管桨非定常力特性计算分析 被引量：2

8

作者 王磊 唐登海 刘登成 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期175-182,共8页

本文采用数值求解RANS方程的方法对带前置定子导管桨进行了数值模拟,计算了非均匀来流下带前置定子导管桨的非定常力,研究了来流周期数和转定子叶数对带前置定子导管桨转子非定常力的影响规律。结果表明:转子的非定常力主要由转子的进... 本文采用数值求解RANS方程的方法对带前置定子导管桨进行了数值模拟,计算了非均匀来流下带前置定子导管桨的非定常力,研究了来流周期数和转定子叶数对带前置定子导管桨转子非定常力的影响规律。结果表明:转子的非定常力主要由转子的进流决定;转子的进流同时受到非均匀来流和定子叶片数的影响;高周期数的非均匀来流诱导的非定常侧向力幅度要小于相同脉动幅度的低周期数的非均匀来流诱导的非定常侧向力幅度;转定子叶数要适配以减小转子的非定常力。本文的研究结果可为低激振导管桨设计及其非定常力特性分析提供基础。 展开更多

关键词 导管桨 前置定子 转子 非定常力

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导管桨的流动分析与性能预测 被引量：7

9

作者 黄建伟 张克危 《舰船科学技术》 北大核心 2004年第z1期51-55,共5页

对导管桨的流动特性进行了详细分析 ,根据分析结果对其性能曲线进行了预测并与已知的图谱进行了对比。结果表明 。

关键词 导管桨 推进 CFD 流动分析 性能预测

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某调距导管桨系泊工况水力性能和流激直发声预报 被引量：1

10

作者 彭云龙 王永生 +3 位作者 刘强 易文彬 刘承江 魏应三 《计算力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期363-371,共9页

采用经验证的计算流体力学方法,对某艏辅推调距导管桨设计螺距和系泊工况螺距的水动力性能进行了有效预报,并对系泊工况装船桨流激噪声进行了分析。系泊工况下,由于导管桨的抽吸作用在导管外壁近壁面区域存在与导管内部流动方向相反的... 采用经验证的计算流体力学方法,对某艏辅推调距导管桨设计螺距和系泊工况螺距的水动力性能进行了有效预报,并对系泊工况装船桨流激噪声进行了分析。系泊工况下,由于导管桨的抽吸作用在导管外壁近壁面区域存在与导管内部流动方向相反的逆向流动,且导管桨尾流场速度梯度分布不均匀、流动紊乱,此时桨叶与导管的推力之比约为1.2∶1。系泊工况船+桨的瞬态流场脉动信息表明,导管桨各部件噪声源强度均表现出从1倍到4倍叶频依次下降的规律,最强幅值集中在桨叶导边和导管内壁;在远场声源级频谱曲线中轴向测点线谱较高峰值位置体现出导管桨进流流场的流动特性。对比分析该艏辅推整体和各部件宽带声源级指向性,可知旋转部件(桨叶、桨榖)对总噪声级的贡献较大,静止部件是径向测点噪声的主要贡献源。 展开更多

关键词 调距导管桨 计算流体力学 系泊 流噪声 数值预报

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采用组合优化策略求解导管桨参数优化设计问题 被引量：1

11

作者 时立攀 熊鹰 王波 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2015年第3期5-8,共4页

建立了新的导管桨优化设计模型。该模型采用试验设计方法(DOE,design of experiment)在设计空间中均匀采样,捕捉整个设计空间中最有效的设计区域,进而用梯度优化算法在有效设计区域中进行优化设计。经计算实例证明:该算法可以辨识各因... 建立了新的导管桨优化设计模型。该模型采用试验设计方法(DOE,design of experiment)在设计空间中均匀采样,捕捉整个设计空间中最有效的设计区域,进而用梯度优化算法在有效设计区域中进行优化设计。经计算实例证明:该算法可以辨识各因子对设计目标的影响系数,从而减少导管桨约束优化问题的计算时间,更有效地解决复杂的非线性优化问题。 展开更多

关键词 导管桨 组合算法策略 试验设计方法 梯度优化算法

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导管桨加装节能舵球的水动力性能计算分析 被引量：3

12

作者 王贵彪 谢永和 《船海工程》 2013年第3期48-50,54,共4页

针对42 m拖网渔船导管桨和舵,利用CFD商业软件Fluent提供的MRF法和RNG k-ε湍流模型,计算导管桨-舵系统的水动力性能。设计一种节能舵球,计算安装舵球后桨-舵-舵球系统的水动力性能,研究节能效果与进速系数之间的关系,分析导管桨尾流场... 针对42 m拖网渔船导管桨和舵,利用CFD商业软件Fluent提供的MRF法和RNG k-ε湍流模型,计算导管桨-舵系统的水动力性能。设计一种节能舵球,计算安装舵球后桨-舵-舵球系统的水动力性能,研究节能效果与进速系数之间的关系,分析导管桨尾流场,探讨舵球节能的机理。 展开更多

关键词 导管桨 舵 节能舵球 系统 水动力性能

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小角度斜流下导管桨/螺旋桨尾流场数值分析 被引量：2

13

作者 张嶔 何聪 +2 位作者 许情 赵昌宇 郭子康 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1102-1108,共7页

为了研究典型进速系数J=0.4下,小角度斜流(15°、30°)导管桨/螺旋桨尾流场特性,本文采用延迟分离涡模拟和滑移网格相结合的非定常尾涡演化数值模型对其进行模拟分析。数值研究表明:随着入流倾角的增加,螺旋桨相较于导管桨无外... 为了研究典型进速系数J=0.4下,小角度斜流(15°、30°)导管桨/螺旋桨尾流场特性,本文采用延迟分离涡模拟和滑移网格相结合的非定常尾涡演化数值模型对其进行模拟分析。数值研究表明:随着入流倾角的增加,螺旋桨相较于导管桨无外围导管的保护作用,其尾流场受倾角的影响作用较为明显,且其叶梢涡与桨毂涡的相互作用更加剧烈,流场涡结构也更为复杂。从对尾流场湍流动能的分析可以看出,导管桨的部分湍流动能因转化为导管的推力略低于螺旋桨。 展开更多

关键词 导管桨 螺旋桨 斜流 延迟分离涡模型 滑移网格 数值模型 流场特性 尾涡结构

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导流管主要参数对导管桨性能的影响 被引量：2

14

作者 夏泰淳 《渔业现代化》 1999年第2期19-21,共3页

关键词 导流管 主要参数 导管桨性能 拖网渔船 推进器

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叶梢间隙对导管桨性能的影响分析 被引量：7

15

作者 李坚波 《船海工程》 2010年第3期36-39,共4页

采用求解RANS方程的方法对某导管桨敞水流场进行数值模拟,并对导管桨流场特点进行分析。选择六种不同的叶梢间隙研究叶梢间隙对导管桨性能的影响。结果表明,导管桨的推力、力矩随叶梢间隙的增大而减小,叶梢间隙的改变同时改变了桨叶压... 采用求解RANS方程的方法对某导管桨敞水流场进行数值模拟,并对导管桨流场特点进行分析。选择六种不同的叶梢间隙研究叶梢间隙对导管桨性能的影响。结果表明,导管桨的推力、力矩随叶梢间隙的增大而减小,叶梢间隙的改变同时改变了桨叶压力的分布。 展开更多

关键词 船舶 导管桨 计算流体力学 叶梢间隙

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系泊工况下调距导管桨水力性能预报

16

作者 彭云龙 王永生 +2 位作者 易文彬 刘承江 魏应三 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2017年第4期36-42,共7页

在验证所用数值计算方法可信性基础上,采用CFX软件对某艏辅推调距导管桨设计螺距和系泊工况螺距的水动力性能进行了有效预报,并对系泊工况装船桨性能行了分析。结果表明:系泊工况下,由于导管桨的抽吸作用在导管外壁近壁面区域存在与导... 在验证所用数值计算方法可信性基础上,采用CFX软件对某艏辅推调距导管桨设计螺距和系泊工况螺距的水动力性能进行了有效预报,并对系泊工况装船桨性能行了分析。结果表明:系泊工况下,由于导管桨的抽吸作用在导管外壁近壁面区域存在与导管内部流动方向相反的逆向流动,且小螺距角系泊工况时导管桨尾流场轴向速度梯度分布更不均匀,受叶片形状影响明显,此时桨叶与导管的推力之比约为1.2∶1;装船后,推进器受船体和支架伴流影响,与系泊工况敞水性能相比桨叶推力增大,力矩增大;收放支架阻力约为导管桨产生推力的10%。 展开更多

关键词 调距桨 导管桨 计算流体力学 系泊 数值预报

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低速大推力导管桨水动力性能预报及优化设计 被引量：2

17

作者 孔为平 王建强 丁举 《船舶》 2019年第1期112-118,共7页

为研究低速大推力导管桨水动力性能,应用商业软件Fluent,采用RANS方法结合k-ω湍流模型,开展了对原型和改型导管桨敞水状态下的数值计算。采用多运动参考坐标框架(MRF)技术,通过局部网格加密,来模拟桨叶和导管间的间隙流动。重点考察了... 为研究低速大推力导管桨水动力性能,应用商业软件Fluent,采用RANS方法结合k-ω湍流模型,开展了对原型和改型导管桨敞水状态下的数值计算。采用多运动参考坐标框架(MRF)技术,通过局部网格加密,来模拟桨叶和导管间的间隙流动。重点考察了设计工况点的水动力性能,压力分布等,通过计算分析,对导管桨(包括桨叶、导管以及前后定子)进行了优化设计。研究发现,导管桨在低速高负荷状态下,桨叶吸力面叶梢附近有很大的低压区。提高导管推力占比,可较大幅度提升推进效率。优化后置定子,能使效率得到一定提升。相关结果进行了试验验证,吻合良好,表明该数值研究方法可靠,具有广阔的工程应用前景。 展开更多

关键词 低速大推力导管桨 间隙流动 数值计算 优化设计

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导管桨方位推进器无空化噪声数值预报研究

18

作者 刘强 王永生 +1 位作者 易文彬 苏永生 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期108-115,共8页

为了准确计算导管桨方位推进器水下辐射噪声,文章以非均匀进流条件下实尺度导管桨方位推进器为研究对象,采用扇声源方法结合边界元方法对导管桨方位推进器无空化噪声进行了数值预报,并分析了导管桨方位推进器不同部件噪声对总噪声的贡... 为了准确计算导管桨方位推进器水下辐射噪声,文章以非均匀进流条件下实尺度导管桨方位推进器为研究对象,采用扇声源方法结合边界元方法对导管桨方位推进器无空化噪声进行了数值预报,并分析了导管桨方位推进器不同部件噪声对总噪声的贡献。结果表明:壁面脉动压力幅值最强位置主要集中在桨叶的导边以及导管内壁面靠近桨叶叶梢的部分;径向测点声源级最大值对应的频率为叶频,轴向测点噪声在三倍叶频处声源级最大;静止部件噪声是径向测点噪声的主要贡献者,旋转部件噪声是轴向测点噪声的主要贡献者;导管桨方位推进器总噪声对应的宽带声源级指向性呈椭圆形;采用扇声源方法结合边界元方法能够预报导管桨方位推进器无空化噪声,为导管桨方位推进器的噪声性能评估提供一个新方法。 展开更多

关键词 导管桨方位推进器 无空化噪声 扇声源方法 边界元法 计算流体力学

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网格变形控制技术在带前置定子导管桨水动力优化设计中的应用

19

作者 刘敏 张宁 +2 位作者 高同兵 闫学琳 陈小宁 《舰船科学技术》 2011年第12期19-23,共5页

应用网格变形控制技术,对带前置定子导管桨进行了转动叶片水动力外形的优化设计研究,优化方案的敞水效率较原始方案提高了2%,并能显著减弱叶梢流动的分离现象。优化结果表明,基于网格变形控制技术的网格重构方法能在保证网格相似性的条... 应用网格变形控制技术,对带前置定子导管桨进行了转动叶片水动力外形的优化设计研究,优化方案的敞水效率较原始方案提高了2%,并能显著减弱叶梢流动的分离现象。优化结果表明,基于网格变形控制技术的网格重构方法能在保证网格相似性的条件下,解决多方案网格自动生成的难题,便于进行组合式推进器的水动力性能优化设计。 展开更多

关键词 网格变形控制技术 带前置定子导管桨 水动力优化设计

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大角度斜流下螺旋桨与导管桨尾流场特性

20

作者 张嶔 王鑫宇 +1 位作者 王智程 王天源 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1432-1441,共10页

为探究大漂角斜入流下螺旋桨与导管桨的尾流特性,基于延迟分离涡模型,对进速系数(J=0.4)及大漂角(β=45°,60°)斜入流下螺旋桨与导管桨进行了数值模拟.研究发现:螺旋桨尾涡系整体偏斜程度比导管桨更高,导管桨后尾涡整体分布区... 为探究大漂角斜入流下螺旋桨与导管桨的尾流特性,基于延迟分离涡模型,对进速系数(J=0.4)及大漂角(β=45°,60°)斜入流下螺旋桨与导管桨进行了数值模拟.研究发现:螺旋桨尾涡系整体偏斜程度比导管桨更高,导管桨后尾涡整体分布区域产生明显折角现象.斜流下尾流场表现出更高的复杂性,迎流侧与背流侧涡系间演化进程出现差异,螺旋桨该特性表现更加明显,而导管桨背流侧导管前缘会因流动分离产生局部脱落涡并向下游传输.导管桨的部分动能转化为导管推力而使尾涡整体湍流动能略低于螺旋桨,这一现象随着漂角的增大而更加明显.相较于螺旋桨,导管桨在大漂角斜流下能够保持更好的操纵稳定性.从尾流场特性的角度分析大漂角斜入流对螺旋桨与导管桨的影响,以探究导管桨在斜流下能够保持更好的操纵稳定性的理论依据. 展开更多

关键词 螺旋桨 导管桨 延迟分离涡模拟 斜流 尾涡特性

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