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基于凹槽结构的导管螺旋桨梢部流动研究
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作者 金志辉 王鹏 +2 位作者 董华超 温志文 丁永乐 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期866-876,共11页
针对导管螺旋桨的梢部流动,受压气机中“机匣处理”的启发,将矩形凹槽结构应用于导管内壁,用于降低导管螺旋桨梢涡强度和抑制梢涡空化,进而有望改善导管螺旋桨的水动力和空泡性能。采用计算流体力学方法,针对19A导管和Ka4-70螺旋桨有无... 针对导管螺旋桨的梢部流动,受压气机中“机匣处理”的启发,将矩形凹槽结构应用于导管内壁,用于降低导管螺旋桨梢涡强度和抑制梢涡空化,进而有望改善导管螺旋桨的水动力和空泡性能。采用计算流体力学方法,针对19A导管和Ka4-70螺旋桨有无凹槽/不同凹槽结构进行非定常数值计算,研究凹槽结构对桨叶叶梢压力、梢涡强度、梢涡结构以及水动力性能的影响。结果表明:凹槽结构会明显改变导管螺旋桨梢部流场涡的形成,减弱梢涡强度,提高叶片梢部最小压力,并且对推进性能几乎没有影响。研究结果可为导管螺旋桨的梢涡控制以及减振降噪提供一种新的解决途径。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 凹槽结构 梢涡结构 空泡 机匣处理
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导管螺旋桨瞬时尾部涡演化数值研究
2
作者 葛泽昊 王彧 +2 位作者 刘政沅 刘辉 周波 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期403-411,共9页
导管螺旋桨是目前船舶的主要推进装置之一.导管可以减弱梢涡作用,提供部分推力.基于分离涡模拟方法,对导管螺旋桨的瞬时尾部流场及功率谱密度进行了计算,对比分析了导管螺旋桨瞬时尾部流场涡量、压强、动能的演化情况.计算结果表明,加... 导管螺旋桨是目前船舶的主要推进装置之一.导管可以减弱梢涡作用,提供部分推力.基于分离涡模拟方法,对导管螺旋桨的瞬时尾部流场及功率谱密度进行了计算,对比分析了导管螺旋桨瞬时尾部流场涡量、压强、动能的演化情况.计算结果表明,加速型导管增强了螺旋桨周围的周向流动,从而有助于回收涡流动能,提高推进效率;导管可以延迟梢涡收缩,减小收缩的程度,起到抑制梢涡的作用;尾部流场动能谱分析定量描述了尾部涡结构的演变,观察到尾部涡结构的分组与配对现象;导管螺旋桨在特征频率附近的动能谱振幅明显减小、衰减加快. 展开更多
关键词 导管螺旋桨 分离涡模拟 尾部涡演变
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导管螺旋桨敞水性能的预报和比较 被引量:17
3
作者 吕晓军 周其斗 +2 位作者 纪刚 潘雨村 方斌 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2010年第1期24-30,共7页
借助于计算流体力学软件,对导管螺旋桨的敞水性能进行了数值模拟,得到了在不同网格模型和湍流模型下导管螺旋桨的正车敞水性能曲线,通过与试验图谱的对比分析,发现Wilcoxk-ω模型更适合于导管螺旋桨的敞水性能计算,并且采用结构化网格... 借助于计算流体力学软件,对导管螺旋桨的敞水性能进行了数值模拟,得到了在不同网格模型和湍流模型下导管螺旋桨的正车敞水性能曲线,通过与试验图谱的对比分析,发现Wilcoxk-ω模型更适合于导管螺旋桨的敞水性能计算,并且采用结构化网格和非结构化网格相结合的计算方法能够满足导管螺旋桨敞水性能预报的工程精度要求。同时,当网格中存在少量高度倾斜的网格单元时,在不影响计算收敛的情况下,仍能将计算误差控制在10%以内。此外,如果要获得更为精确的计算结果,应提高网格质量,尽量使用结构化网格,并将近壁面网格加密,合理控制壁面附近的Y+值。虽然网格数量的增加并不总是意味着计算误差的减少,但合理控制网格细密度能够获得更为可信的计算结果。 展开更多
关键词 湍流模型 CFD 导管螺旋桨 敞水性能
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导管螺旋桨内流场的PIV测量 被引量:14
4
作者 张军 张志荣 +3 位作者 朱建良 徐锋 陆林章 代钦 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期82-88,共7页
内流场对于导管螺旋桨的设计和性能分析是至关重要的,利用随车式PIV在中国船舶科学研究中心拖曳水池进行了导管螺旋桨的内流场测量。使用标靶技术建立了物像对应关系,从而修正导管曲率和厚度产生的图象畸变。使用同步控制器实现螺旋桨... 内流场对于导管螺旋桨的设计和性能分析是至关重要的,利用随车式PIV在中国船舶科学研究中心拖曳水池进行了导管螺旋桨的内流场测量。使用标靶技术建立了物像对应关系,从而修正导管曲率和厚度产生的图象畸变。使用同步控制器实现螺旋桨相位、CCD摄像和激光器的精确同步控制。试验分别在三个不同进速系数J=1.2,1.0和0.8下进行。试验结果很好地反映了螺旋桨梢涡、毂部涡、以及螺旋桨上下表面脱落的旋向相反的尾涡,以及近导管内壁、桨毂壁面涡层等流动特征。试验表明,涡强都随着进速系数的减小而增加。与螺旋桨前流动相比,导管内螺旋桨后轴向速度沿径向分布的不均匀性明显增强。试验结果表明,对于导管厚度与曲率都空间变化的导管螺旋桨,应用PIV技术进行内流场测量在技术上是可行的。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 内流场 PIV
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水下潜器导管螺旋桨在转艏摆动中的推力特性分析 被引量:14
5
作者 吴家鸣 叶志坚 +2 位作者 金晓东 张城玮 徐灜 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期141-148,共8页
采用多重滑移网格技术和计算流体力学(CFD)方法对作为水下潜器主要控制机构的导管螺旋桨在水下潜器各子系统流场影响下作转艏摆动时的推进特性进行数值模拟,研究了潜器组合体流场对导管螺旋桨所发出的推力的影响,对水下潜器系统中导管... 采用多重滑移网格技术和计算流体力学(CFD)方法对作为水下潜器主要控制机构的导管螺旋桨在水下潜器各子系统流场影响下作转艏摆动时的推进特性进行数值模拟,研究了潜器组合体流场对导管螺旋桨所发出的推力的影响,对水下潜器系统中导管螺旋桨在其转艏摆动中的所发出的推力的规律进行了总结,并分析了水下潜器组合体与导管螺旋桨的水动力相互影响因素.计算结果表明:水下潜器组合体流场对导管螺旋桨的推进特性有不可忽略的影响,其中导管螺旋桨前端的鱼雷状浮体是影响其推进特性的主要因素,在其水动力相互影响区域长度范围内,浮体与螺旋桨之间轴向距离越小,螺旋桨所发出的推进力越大;鱼雷状浮体对导管螺旋桨推进特性的影响主要是通过改变螺旋桨盘面处的进速来体现.在研究水下潜器系统中导管螺旋桨推进力特性时,只有将潜器组合体与所研究的导管螺旋桨组合成为一个整体、同时将这样一个组合整体结合到水下潜器系统具体的运转环境来进行计算才能得到一种符合工程实际的结果. 展开更多
关键词 导管螺旋桨 水下潜器 计算流体动力学 水动力学 转艏摆动
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导管螺旋桨定常性能理论计算 被引量:17
6
作者 杨晨俊 王国强 杨建民 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第11期36-39,共4页
建立了计算导管螺旋桨在均流中的定常水动力性能的数值方法,螺旋桨用涡格法、导管用面元法分别计算,两者的相互影响则通过迭代计算加以考虑.为了减少计算量,螺旋桨对导管的诱导速度采用周向平均值,从而使导管周围的非定常流动简化... 建立了计算导管螺旋桨在均流中的定常水动力性能的数值方法,螺旋桨用涡格法、导管用面元法分别计算,两者的相互影响则通过迭代计算加以考虑.为了减少计算量,螺旋桨对导管的诱导速度采用周向平均值,从而使导管周围的非定常流动简化为定常轴对称流动.应用本法对JD简易导管桨系列进行了计算,数值结果与试验数据吻合良好. 展开更多
关键词 船舶推进 螺旋桨 长力面理论 导管螺旋桨
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与粘流耦合的导管螺旋桨升力面设计方法 被引量:7
7
作者 辛公正 洪方文 +2 位作者 黄振宇 唐登海 董世汤 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第1期22-31,共10页
针对导管螺旋桨这类组合式推进器的设计问题,采用了粘流CFD与传统的势流升力面设计相耦合的方法来计算,以此来考虑船体及其附体与推进器的相互作用,以及流场粘性的影响,解决设计所需的实效进流场的问题,并采用此方法作了导管螺旋桨的设... 针对导管螺旋桨这类组合式推进器的设计问题,采用了粘流CFD与传统的势流升力面设计相耦合的方法来计算,以此来考虑船体及其附体与推进器的相互作用,以及流场粘性的影响,解决设计所需的实效进流场的问题,并采用此方法作了导管螺旋桨的设计和模型试验。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 升力面方法 实效进流 边界条件 水动力
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导管螺旋桨内流场的LDV测量 被引量:9
8
作者 董郑庆 陆林章 +1 位作者 周伟新 董世汤 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第5期24-31,共8页
为了探讨导管内流场,通过在导管壁上开窗口,使用LDV激光穿过窗口方案来测量导管螺旋桨的内流场。测量结果表明该方案测量导管内流场是可行的,并为导管内螺旋桨叶片的环量分布分析提供了条件。
关键词 导管螺旋桨 LDV测量 导管内流场
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基于动网格与滑移网格混合技术的导管螺旋桨推力研究 被引量:6
9
作者 钟乐 吴家鸣 +1 位作者 张恩伟 侯玲 《广东海洋大学学报》 CAS 2017年第4期105-112,共8页
基于动网格与滑移网格混合技术,采用弹簧光顺与局部网格重构的网格更新方式,基于计算流体力学方法,求解导管螺旋桨流域内的N-S方程,研究不同运动方式下导管螺旋桨推力特性及水动力现象。数值模拟结果和实验结果的比较表明:利用动网格与... 基于动网格与滑移网格混合技术,采用弹簧光顺与局部网格重构的网格更新方式,基于计算流体力学方法,求解导管螺旋桨流域内的N-S方程,研究不同运动方式下导管螺旋桨推力特性及水动力现象。数值模拟结果和实验结果的比较表明:利用动网格与滑移网格混合技术进行导管螺旋桨推力特性研究方法可行。导管螺旋桨在不同的运动形式下,螺旋桨盘面所感受到的水流进速不同,造成螺旋桨所产生的轴向诱导速度不同,使得导管螺旋桨发出不同的推力。水流进速越大,螺旋桨产生的轴向诱导速度越小,则推力越小;反之,则越大。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 CFD 动网格 滑移网格 三维运动 诱导速度
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水下潜器系统导管螺旋桨水动力特性及周围流场分布预报与分析 被引量:6
10
作者 吴家鸣 赖宇锋 +2 位作者 李江伟 窦义哲 陈东军 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期540-551,共12页
运用计算流体力学方法对水下潜器系统中导管螺旋桨在水下潜器转艏运动中螺旋桨周围的水动力现象进行观察,对在这样的工况下导管螺旋桨周围流场特征、进速、诱导速度、推力沿盘面和桨叶径向的分布,以及螺旋桨所发出的推力与螺旋桨周围流... 运用计算流体力学方法对水下潜器系统中导管螺旋桨在水下潜器转艏运动中螺旋桨周围的水动力现象进行观察,对在这样的工况下导管螺旋桨周围流场特征、进速、诱导速度、推力沿盘面和桨叶径向的分布,以及螺旋桨所发出的推力与螺旋桨周围流场之间的关系进行观察。计算结果表明:在一定的螺旋桨转速条件下,进速越小,螺旋桨所发出的推力也越大;由于导管出口处激发出的梢泄涡作用,导致盘面后叶梢附近轴向诱导速度降低、压力增大,该处叶面与叶背之间的压差也随之增大;螺旋桨的推力沿桨叶径向的分布呈现出半径越大,所产生的推力也越大的特点。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 计算流体力学 水下潜器 推力 进速 诱导速度
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回转状态下导管螺旋桨水动力特性的数值模拟 被引量:16
11
作者 吴家鸣 邓威 赖华威 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期90-96,共7页
采用滑移网格技术和计算流体力学方法,在导管螺旋桨所在的流域内求解其N-S方程,以此模拟在作回转运动的水下机器人流场作用下导管螺旋桨的推力特性,观察螺旋桨在这一环境下的水动力现象.计算结果表明:当来流从尾部流向机器人时,对于尾... 采用滑移网格技术和计算流体力学方法,在导管螺旋桨所在的流域内求解其N-S方程,以此模拟在作回转运动的水下机器人流场作用下导管螺旋桨的推力特性,观察螺旋桨在这一环境下的水动力现象.计算结果表明:当来流从尾部流向机器人时,对于尾导管螺旋桨,有机器人影响时其推力系数比无机器人时要小,对处于机器人舷侧的螺旋桨,有机器人时其推力系数比无机器人时要大;当来流从首部流向机器人时其情形刚好相反;而当机器人轴线与流向大致垂直时,有无机器人对螺旋桨推力系数的影响不大. 展开更多
关键词 导管螺旋桨 水下机器人 计算流体动力学 水动力学 回转运动 数值模拟
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导管螺旋桨定常性能预估的基于速度势的面元法(英文) 被引量:17
12
作者 刘小龙 王国强 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第3期26-35,共10页
开发了一个导管螺旋桨定常水动力性能预报的数值计算方法,其中,螺旋桨和导管均采用定常面元法,通过迭代计算考虑桨和导管的相互影响。该方法也可用于导管调距桨在不同转角时的定常性能预估。对JD7704和19a导管螺旋桨以及JD导管调距桨的... 开发了一个导管螺旋桨定常水动力性能预报的数值计算方法,其中,螺旋桨和导管均采用定常面元法,通过迭代计算考虑桨和导管的相互影响。该方法也可用于导管调距桨在不同转角时的定常性能预估。对JD7704和19a导管螺旋桨以及JD导管调距桨的计算结果表明,该方法计算精度是令人满意的。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 导管调距桨 尾涡模型 面元法
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导管螺旋桨在空泡影响下的推力特性 被引量:4
13
作者 吴家鸣 张恩伟 钟乐 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期41-49,共9页
在动网格与滑移网格技术结合的基础上引入空化模型构造的数值计算模型,以该模型对考虑空泡因素影响的高速旋转导管螺旋桨进行直线运动时的水动力特性进行数值模拟,观察螺旋桨在线运动工作条件下空泡的发生发展过程,研究了空泡因素对直... 在动网格与滑移网格技术结合的基础上引入空化模型构造的数值计算模型,以该模型对考虑空泡因素影响的高速旋转导管螺旋桨进行直线运动时的水动力特性进行数值模拟,观察螺旋桨在线运动工作条件下空泡的发生发展过程,研究了空泡因素对直线运动中导管螺旋桨周围流场以及推力特性的影响,分析了在空泡环境下不同转速、线速度对导管螺旋桨推力特性的影响.结果表明:对于高速旋转的螺旋桨,计入空化模型进行的数值计算可以比较客观的模拟桨叶产生空泡的发生与发展过程,以及由此而引起的螺旋桨水动力特性的变化;计入空化模型后,数值模拟与实验结果之间的最大相对误差要小于不计入空化模型时的数值模拟结果,进速或螺旋桨的转速越高,两者之间的差异越明显;空泡因素对螺旋桨叶水动力特性的影响不仅仅限于吸力面,对压力面同样有不可忽略的影响. 展开更多
关键词 导管螺旋桨 动网格 滑移网格 空泡 水动力特性
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带定子导管螺旋桨定常和非定常性能预估的基于速度势的面元法(英文) 被引量:17
14
作者 王国强 刘小龙 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第3期333-340,共8页
开发了一个带定子导管螺旋桨定常和非定常水动力性能预报的数值计算方法,该方法采用基于速度势的面元法分别处理绕对带桨毂螺旋桨、导管和定子周围的流动,并通过迭代计算处理它们之间的相互干扰影响。为简化计算,采用了诱导速度的周向... 开发了一个带定子导管螺旋桨定常和非定常水动力性能预报的数值计算方法,该方法采用基于速度势的面元法分别处理绕对带桨毂螺旋桨、导管和定子周围的流动,并通过迭代计算处理它们之间的相互干扰影响。为简化计算,采用了诱导速度的周向平均值来考虑螺旋桨、导管和定子之间定常水动力相互干扰影响。它们之间的非定常水动力相互干扰通过时间域内迭代方法求解,然而螺旋桨泄出涡、导管泄出涡和定子泄出涡之间的非定常干扰采用了时域内简化处理,这样的简化处理既保证了计算精度,又大幅度地减少了计算时间。对于螺旋桨、导管和定子的计算程序分别依次逐个运行直至每个部分的水动力收敛。算例考核表明该数值方法的计算结果与试验数据吻合较好。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 泵喷推进器 面元法
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导管螺旋桨的升力面/面元偶合设计方法 被引量:12
15
作者 王国强 张建华 《船舶力学》 EI 2003年第4期21-27,共7页
本文提供了一种应用升力面理论和面元法偶合的导管螺旋桨理论设计方法。螺旋桨作为逆问题用升力面理论处理,导管作为正问题用基于速度势的面元法计算。方法的特点是通过迭代考虑桨和导管的相互影响,并自动进行导管和桨的推力分配。导管... 本文提供了一种应用升力面理论和面元法偶合的导管螺旋桨理论设计方法。螺旋桨作为逆问题用升力面理论处理,导管作为正问题用基于速度势的面元法计算。方法的特点是通过迭代考虑桨和导管的相互影响,并自动进行导管和桨的推力分配。导管的面元计算采用两种方案进行偶合:(1)在桨升力面设计过程中每一步偶合;(2)升力面设计结束后偶合。算例表明,两种方案均能给出收敛、一致的结果。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 升力面 面元法偶合 设计方法 船舶
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导管螺旋桨导管压力脉动特性试验研究 被引量:5
16
作者 焦予秦 金承信 郭琦 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期40-44,共5页
应用动态压力传感器测试了静推力和倒车状态下一导管螺旋桨导管内壁脉动压力,介绍了试验设备、方法和数据处理方法,并对其沿螺旋桨轴向的分布规律、频率和幅值特性进行了分析。结果表明:导管内壁压力脉动主要出现在内壁桨叶和整流叶片... 应用动态压力传感器测试了静推力和倒车状态下一导管螺旋桨导管内壁脉动压力,介绍了试验设备、方法和数据处理方法,并对其沿螺旋桨轴向的分布规律、频率和幅值特性进行了分析。结果表明:导管内壁压力脉动主要出现在内壁桨叶和整流叶片所在区,其最大脉动值可达静压的3倍,内壁其它区域压力脉动较小;其脉动频率主要是桨叶频率及其倍频,叶频率幅值在内壁桨叶和整流叶片所在区也比其它区域大。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 脉动压力 频率 压力测量
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导管螺旋桨水洞试验洞壁影响研究 被引量:5
17
作者 吕晓军 周其斗 潘雨村 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2017年第5期62-66,共5页
以JD75+Ka4-70型导管螺旋桨为研究对象,利用CFD软件研究了不同水洞直径和导管桨直径时洞壁对导管螺旋桨性能的影响。研究结果表明:导管螺旋桨在水洞试验时,若要使测量结果与敞水性能之间的相对误差控制在5%以内,则要满足桨洞直径比小于... 以JD75+Ka4-70型导管螺旋桨为研究对象,利用CFD软件研究了不同水洞直径和导管桨直径时洞壁对导管螺旋桨性能的影响。研究结果表明:导管螺旋桨在水洞试验时,若要使测量结果与敞水性能之间的相对误差控制在5%以内,则要满足桨洞直径比小于1/3的要求,以尽量减少洞壁对导管桨的影响;若仅要求相对误差不大于10%,则桨洞直径比小于1/2即可。对于更大的桨洞直径比,由于导管桨与洞壁之间的相互影响过于强烈,试验的难度较大,并且数值计算的收敛性也较差。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 敞水性能 水洞 阻塞效应
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导管螺旋桨在拖网渔船上的设计与应用 被引量:5
18
作者 陶冶 贾复 陈龙 《水产科学》 CAS 北大核心 1999年第6期30-33,共4页
根据目前拖网渔船在节能方面的需要,采用导管螺旋桨以改善渔船的推进性能,并对导管螺旋桨的设计和具体应用的优缺点作初步的探讨。
关键词 导管螺旋桨 拖网渔船 噪音
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导管螺旋桨气动性能的风洞试验研究 被引量:4
19
作者 焦予秦 金承信 郭琦 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期660-663,共4页
对自行研制的一船用空气推进导管螺旋桨系统的导管和桨后整流支架的空气动力学性能在试验雷诺数范围进行了风洞模型试验研究。研究结果表明,导管和桨后整流支架明显改善了系统的空气动力学性能,螺旋桨系统的推力系数和效率都有较明显提... 对自行研制的一船用空气推进导管螺旋桨系统的导管和桨后整流支架的空气动力学性能在试验雷诺数范围进行了风洞模型试验研究。研究结果表明,导管和桨后整流支架明显改善了系统的空气动力学性能,螺旋桨系统的推力系数和效率都有较明显提高,螺旋桨系统的原地静推力和倒车性能也得到很大改善。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 风洞试验 整流支架 进速比 气动性能
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面元法预估导管螺旋桨定常性能的一种简便方法 被引量:15
20
作者 韩宝玉 熊鹰 叶金铭 《船海工程》 北大核心 2007年第3期42-45,共4页
用基于速度势的低阶面元法建立预估导管螺旋桨定常性能的计算方法,即对导管和螺旋桨都采用面元法,在计算面元的影响系数时计入导管和螺旋桨的相互影响。将对JD简易导管桨的计算与实验结果进行比较表明,该方法可以有效地应用于导管桨的... 用基于速度势的低阶面元法建立预估导管螺旋桨定常性能的计算方法,即对导管和螺旋桨都采用面元法,在计算面元的影响系数时计入导管和螺旋桨的相互影响。将对JD简易导管桨的计算与实验结果进行比较表明,该方法可以有效地应用于导管桨的定常性能计算。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 低阶面元法 影响系数
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