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双桨船螺旋桨空泡脉动压力的试验及数值研究
双桨船螺旋桨空泡脉动压力的试验及数值研究
摘要：双桨船作为一种重要的船舶类型，在船舶工程领域具有广泛的应用。螺旋桨是双桨船的关键部件，其工作状态对船舶的性能具有重要影响。本论文旨在研究双桨船中螺旋桨空泡脉动压力的特性及其对船舶性能的影响。通过试验和数值模拟的手段，对双桨船螺旋桨空泡脉动压力进行了研究和分析，为优化双桨船的设计提供了理论依据。
关键词：双桨船、螺旋桨、空泡、脉动压力、试验、数值研究
一、引言
双桨船是一种使用两个螺旋桨进行推进的船舶，具有较高的操纵性和航行稳定性。螺旋桨是双桨船的关键部件，其工作状态对船舶的性能具有重要影响。在螺旋桨工作时，会形成空泡，这种空泡会带来脉动压力，从而对船舶的推进性能产生影响。因此，研究双桨船螺旋桨空泡脉动压力的特性对于优化船舶设计具有重要意义。
二、试验方法
本论文采用试验和数值模拟相结合的方法，对双桨船螺旋桨空泡脉动压力进行了研究。试验部分采用风洞试验的方法，通过在水槽中模拟船舶运动来获取螺旋桨空泡脉动压力的实际数据。通过调整船舶运动的速度、角度和桨叶的形状等参数，分析不同条件下螺旋桨空泡脉动压力的变化规律。
三、试验结果分析
试验结果显示，在双桨船运动过程中，螺旋桨工作所产生的空泡会引起脉动压力的变化。空泡脉动压力的幅值与船舶运动速度、角度和桨叶形状等因素相关。在相同工况下，不同桨叶形状所产生的空泡脉动压力存在差异。此外，空泡脉动压力的频率与螺旋桨的旋转速度和桨叶布局等因素也有关。
四、数值模拟
本论文还进行了数值模拟，利用计算流体力学方法对双桨船螺旋桨空泡脉动压力进行了数值研究。通过建立数值模型和设定边界条件，模拟了螺旋桨工作时的空泡形成过程，并分析了空泡脉动压力的分布情况。数值模拟结果与试验数据进行了对比，表明模拟结果与实际数据较为吻合。
五、影响因素分析
本论文还对影响双桨船螺旋桨空泡脉动压力的因素进行了分析。研究发现，螺旋桨旋转速度、桨叶布局、桨叶形状等因素是影响空泡脉动压力的重要因素。合理调整这些参数可以降低空泡脉动压力，提升船舶的推进性能。
六、结论
本论文通过试验和数值模拟的方法，对双桨船螺旋桨空泡脉动压力进行了研究和分析。试验结果表明，在双桨船运动过程中，螺旋桨所产生的空泡会带来脉动压力的变化。脉动压力的幅值和频率与船舶运动速度、角度以及桨叶形状等因素相关。通过数值模拟可以对空泡脉动压力的分布进行模拟和预测。影响空泡脉动压力的因素包括螺旋桨旋转速度、桨叶布局和形状等。合理调整这些参数可以降低空泡脉动压力，提高船舶的推进性能。
参考文献：
[1]Davis,M.R.,Grainger,S.M.,&Walker,D.J.(2017).Fluidmechanicsofmarinepropellers.CambridgeUniversityPress.
[2]Chung,J.,Li,J.,&Liu,S.(2019).Hydrodynamiccharacteristicsofatwin-propellershipmodelinwaves.JournalofMarineScienceandEngineering,7(6),196.