高階面元法預(yù)報螺旋槳水動力性能.pdf

1、隨著世界航運和計算流體動力學(xué)(Computational Fluod Dynamics)的不斷發(fā)展,螺旋槳作為一種應(yīng)用廣泛的船舶推進(jìn)裝置也在不斷發(fā)展中.采用理論計算方法設(shè)計螺旋槳具有更大的靈活性和適應(yīng)性,同時,通過理論計算方法對螺旋槳的水動力性能進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報,對于避免不良設(shè)計所帶來振動和噪聲,進(jìn)一步提高螺旋槳的效率有著重要的意義.因此,深入地研究如何準(zhǔn)確地預(yù)報螺旋槳的水動力性能是非常重要的.面元法是在實際物面上滿足物面邊界條件,沒有對

2、螺旋槳的幾何形狀做任何假設(shè),能更精確地描述螺旋槳的復(fù)雜幾何形狀,其數(shù)學(xué)模型更加完善.用面元法不僅可以準(zhǔn)確地預(yù)報螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩,而且可以準(zhǔn)確地預(yù)報螺旋槳表面的壓力分布.就當(dāng)前國內(nèi)外螺旋槳的研究發(fā)展水平而言,面元法已經(jīng)被許多研究機(jī)構(gòu)用來解決螺旋槳性能和壓力分布的預(yù)報問題.為了提高計算精度,加速非線性迭代的收斂性,面元法正沿著由低階向高階的方向發(fā)展.該文采用了一種基于B樣條的高階面元法預(yù)報螺旋槳的定常水動力性能,不但用B樣條表達(dá)螺旋槳表面

3、的幾何形狀,而且還用其表示螺旋槳表面的偶極子分布,B樣條的應(yīng)用提高了螺旋槳的幾何以及偶極子密度表達(dá)的精度.在這種基于B樣條的面元法中,由于插值多項式涉及附近的幾個單元,而不像一般的面元法只限制在一個單元內(nèi),因此物體表面是光滑的,速度勢函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)由于采用樣條函數(shù)表達(dá),在整個物體表面也是連續(xù)的.并且,基于B樣條函數(shù)對于插值的準(zhǔn)確性,較為粗糙的網(wǎng)格劃分也能得到比較精確的結(jié)果,而且提高了計算效率.該文采用該方法計算了螺旋槳在定常條件下的推力、