氣動(dòng)螺旋槳的案例
淺談航空螺旋槳的發(fā)展歷程
這期間，各國發(fā)展了一系列優(yōu)秀的低速層流翼型（如NACA-16系列等），螺旋槳?dú)鈩?dòng)力理論得到進(jìn)一步完善，片條分析法成為一種標(biāo)準(zhǔn)理論。
20世紀(jì)50年代中期，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展完善，逐步從軍用領(lǐng)域推廣到民用領(lǐng)域，使螺旋槳的發(fā)展受到一定的阻力。除在特殊飛行器領(lǐng)域（如短距起降、長航時(shí)等），螺旋槳的應(yīng)用逐漸減少。
20世界70年代初期，世界性石油危機(jī)爆發(fā)，由于采用發(fā)動(dòng)機(jī)加螺旋槳的動(dòng)力單元形式能夠顯著降低油耗，螺旋槳技術(shù)重新獲得重視。英、美等國的航空研究機(jī)構(gòu)率先在提高槳葉氣動(dòng)性能方面進(jìn)行了大量工作，借助風(fēng)洞試驗(yàn)，先后發(fā)展了一系列螺旋槳專用的新翼型。采用新翼型的螺旋槳被不斷用于支線客機(jī)、公務(wù)機(jī)及小型飛機(jī)上。
2、先進(jìn)航空螺旋槳技術(shù)的發(fā)展
(1) 先進(jìn)氣動(dòng)性能研究
為了提高螺旋槳?dú)鈩?dòng)性能。英、美等國相繼開展了專用翼型研制。美國NASA與哈密爾頓公司開發(fā)了HS-1、HS-2翼型系列，英國航空研究協(xié)會(huì)（ARA）與道帝公司開發(fā)了ARA-D翼型系列。作為超臨界翼型，能夠滿足飛機(jī)空氣動(dòng)力和使用的要求。擁有較高的升力系數(shù)和高拉力水平。
圖5 航空螺旋槳翼型氣動(dòng)特性（Ma=0.3）
(2) 先進(jìn)復(fù)合材料槳葉制造技術(shù)
由于復(fù)合材料在重量、結(jié)構(gòu)阻尼性、破損安全和維修性等方面的優(yōu)勢。發(fā)展復(fù)合材料螺旋槳是一種必然趨勢。但由于復(fù)合材料槳葉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算、材料選擇、工藝成型和無損檢測都存在許多關(guān)鍵技術(shù)。英、美、俄等國家早在上世界60年代就開展了相應(yīng)研究。如槳葉整體強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，因其影響因素復(fù)雜，完整的理論計(jì)算非常困難，因此，建立槳葉強(qiáng)度試驗(yàn)?zāi)芰υ跇~設(shè)計(jì)中必不可少。
展開 分布式電推進(jìn)飛行器高性能螺旋槳設(shè)計(jì)
圖2 分布式電推進(jìn)飛行器高性能螺旋槳混合設(shè)計(jì)
流程框架
之后，如下圖所示，以某最小誘導(dǎo)損失螺旋槳作為基準(zhǔn)，通過等拉力約束條件下的螺旋槳?dú)鈩?dòng)載荷分布優(yōu)化，獲得益于下游機(jī)翼升阻特性的氣動(dòng)載荷分布結(jié)果，然后以此為目標(biāo)，反設(shè)計(jì)得到不同幾何尺寸約束下的新型高性能螺旋槳。
（a）拉力分布
（b）扭矩分布
圖3 設(shè)計(jì)前后螺旋槳槳葉徑向氣動(dòng)載荷分布對比
圖4 最小誘導(dǎo)損失螺旋槳
（a）cmax=0.6R
（b）cmax=0.5R
（c）cmax=0.4R
圖5 不同幾何尺寸約束下的新型高性能螺旋槳
最后，如下圖所示，通過對優(yōu)化設(shè)計(jì)前后螺旋槳/機(jī)翼耦合下的氣動(dòng)特性進(jìn)行高精度數(shù)值仿真和對比分析，驗(yàn)證了在不采用任何增升減阻裝置的情況下，可以通過本文高性能螺旋槳設(shè)計(jì)優(yōu)化思路和方法獲得較為可觀的氣動(dòng)增益。
（a） 最小誘導(dǎo)損失螺旋槳
（b）高性能螺旋槳
圖6 設(shè)計(jì)前后螺旋槳/機(jī)翼耦合下湍流強(qiáng)度分布對比
3
團(tuán)隊(duì)介紹
王科雷，助理研究員。魅影團(tuán)隊(duì)核心成員，長期致力于特種布局無人機(jī)、太陽能無人機(jī)、新概念垂直起降無人機(jī)、仿生無人機(jī)等飛行器的總體設(shè)計(jì)、氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)技術(shù)研究。
周洲，教授，博導(dǎo)，長江學(xué)者。魅影團(tuán)隊(duì)隊(duì)長，長期致力于基礎(chǔ)性、前沿性、探索性研究，并注重前沿技術(shù)在工程實(shí)際中的應(yīng)用和發(fā)展，主持和參加國防基礎(chǔ)研究、國家自然科學(xué)基金、航空科學(xué)研究基金、國防重點(diǎn)基金、國家863項(xiàng)目、國防預(yù)先研究、國防關(guān)鍵技術(shù)演示驗(yàn)證和國家重點(diǎn)型號關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等項(xiàng)目30多項(xiàng)。
展開 螺旋槳有什么作用？將偵察機(jī)的螺旋槳放在尾部，它的利弊是什么？
早期的飛機(jī)沒有合適的發(fā)動(dòng)機(jī)，就只有靠高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳帶來動(dòng)力，到了現(xiàn)在，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也更為成熟，大型運(yùn)輸客機(jī)都是通過渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，那為什么一些偵察機(jī)還沒有替換掉螺旋槳呢？
螺旋槳飛機(jī)
二戰(zhàn)時(shí)期飛機(jī)成為了最主要的戰(zhàn)斗武器，在戰(zhàn)爭發(fā)生前后都會(huì)派出飛機(jī)進(jìn)行全面的搜索，發(fā)現(xiàn)敵人的時(shí)候，進(jìn)行遠(yuǎn)程機(jī)q掃射或投擲彈藥。那時(shí)候幾乎所有的飛機(jī)都是采用的螺旋槳提供動(dòng)力，螺旋槳推動(dòng)了飛機(jī)飛向天空。
二戰(zhàn)時(shí)候的戰(zhàn)斗機(jī)
螺旋槳旋轉(zhuǎn)的速度越快，那么飛行的速度也就越快，旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力變成能夠使飛機(jī)飛行的動(dòng)力。在當(dāng)時(shí)，想要在空中成功飛行的飛機(jī)要具備以下幾點(diǎn)：飛機(jī)的自重和尺寸不大、飛行速度也比較慢、飛行高度也比較低等，只有螺旋槳飛機(jī)符合全部的要求。在現(xiàn)代螺旋槳飛機(jī)仍然有著重要的作用。不管飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)如何改進(jìn)，螺旋槳飛機(jī)都占有一席之地，現(xiàn)在用作飛行員訓(xùn)練的初教機(jī)都是統(tǒng)一使用的螺旋槳飛機(jī)。
塞斯納飛機(jī)
早期飛機(jī)上的螺旋槳的槳葉角都是固定的，稱作定距螺旋槳，不過在飛行的時(shí)候很容易受到氣流的影響；而現(xiàn)在槳葉角的位置是可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的，也就是變距螺旋槳。但是，想要打造變距螺旋槳十分復(fù)雜，還需要花費(fèi)大量成本，目前只用在一些功率大的飛機(jī)上。
螺旋槳的結(jié)構(gòu)作用
飛機(jī)上的螺旋槳是由槳葉和槳轂兩個(gè)部分組成。槳葉在高速旋轉(zhuǎn)下會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力，需要多片槳葉和槳轂才可以組成一個(gè)完整的螺旋槳。槳葉即葉、葉尖、前緣和后緣組成。早期飛機(jī)上的螺旋槳只有少數(shù)的槳葉，而現(xiàn)代經(jīng)過不停地改進(jìn)，出現(xiàn)了多種槳葉的螺旋槳。
各種螺旋槳
飛機(jī)想要順利地向前飛行，就必須要有外力進(jìn)行推動(dòng)，而且外力還必須要大于飛機(jī)向前的阻力，同時(shí)在空中飛機(jī)移動(dòng)的角度不同，就會(huì)飛向不同的方向。
展開 大型船舶螺旋槳生產(chǎn)技術(shù)再突破！螺旋槳關(guān)鍵工序數(shù)控加工
大型船舶的螺旋槳生產(chǎn)技術(shù)目前只有少數(shù)國家掌握，在相當(dāng)長的時(shí)間里，是阻礙中國大型船舶發(fā)展的一個(gè)“攔路虎”。
大型船用螺旋槳一般包括輪轂、槳葉、葉根、隨邊、葉稍和導(dǎo)邊，超大型螺旋槳的制造涉及到鑄造技術(shù)（防止空泡產(chǎn)生）、機(jī)械加工技術(shù)等多項(xiàng)難點(diǎn)，特別是形狀復(fù)雜、精度要求較高的螺旋槳，要用到高端的多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床設(shè)備。中船瓦錫蘭螺旋槳公司掌握了大型螺旋槳的制造技術(shù)并獲得突破。
今天介紹螺旋槳關(guān)鍵工序數(shù)控加工。
央視曾經(jīng)報(bào)道過遼寧號航母更換螺旋槳的資料，這表明我國在大型船舶螺旋槳精密焊接、制造、安裝等一體化的系統(tǒng)制造技術(shù)，已經(jīng)完全獲得突破。
視頻資料，建議WiFi觀看
大型船舶螺旋槳生產(chǎn)制造視頻
遼寧號航母的螺旋槳直徑至少在4.5米，總重也在400噸左右。這是一個(gè)考驗(yàn)大國工業(yè)巨型構(gòu)件技術(shù)水準(zhǔn)的領(lǐng)域，從某種程度上講，我國在大型船舶建造技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)獲得了質(zhì)的飛躍。
中國的大型螺旋槳突破，是從鎮(zhèn)江中船瓦錫蘭螺旋槳公司開始的。這家公司是由中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司和芬蘭瓦西蘭集團(tuán)公司共同投資組建的中外合資企業(yè)，而且是中國同行業(yè)中規(guī)模最大之一。其研發(fā)的新型七軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床為國產(chǎn)航母螺旋槳的制造打下基礎(chǔ)。這家企業(yè)花了長達(dá)三年多的時(shí)間，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。最終，中船瓦錫蘭螺旋槳公司掌握了大型螺旋槳的制造技術(shù)。
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現(xiàn)場公開課 | Ansys空氣螺旋槳設(shè)計(jì)、仿真與優(yōu)化專題
本次培訓(xùn)包含了空氣螺旋槳設(shè)計(jì)理論、翼型氣動(dòng)理論及氣動(dòng)計(jì)算、槳葉的建模、氣動(dòng)性能、氣動(dòng)噪聲和流固耦合的數(shù)值計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)的完整流程。
一、培訓(xùn)目標(biāo)
1.掌握空氣螺旋槳流體設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證、優(yōu)化的完整流程;
2.掌握空氣螺旋槳的數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證技術(shù)；
3.掌握空氣螺旋槳?dú)鈩?dòng)噪聲、流固耦合等高級仿真技術(shù)；
4.可成為獨(dú)立軸流旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)或仿真工程師，如風(fēng)機(jī)、壓氣機(jī)、渦輪、泵等。
中國全球最大螺旋槳成功問世！附空氣螺旋槳理論及其應(yīng)用下載
值得注意的是，中國近年來在超巨型船用螺旋槳領(lǐng)域中取得了技術(shù)突破，不但打破了早年間西方的技術(shù)封鎖，甚至還實(shí)現(xiàn)了對原有先進(jìn)國家的反超。根據(jù)目前中國最大型螺旋槳的規(guī)格來看，噸位甚至超過福特級的未來國產(chǎn)核動(dòng)力航母已不再是遙不可及的幻夢。
▲中國大型船用螺旋槳已位居世界頂尖水平
螺旋槳的本質(zhì)是什么？有何特點(diǎn)
螺旋槳是一種常見的動(dòng)力機(jī)械，其重要組成部分、槳葉會(huì)在空氣或水里按照特定規(guī)律和速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，常見于飛機(jī)和艦船。艦船螺旋槳包括輪轂、槳葉、葉根、隨邊、葉稍和導(dǎo)邊。會(huì)有兩個(gè)或多個(gè)槳葉與轂連接，而槳葉向后的一面就是其螺旋面。在圍繞軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槳必須要使其各剖面在升阻比較大的仰角工作，這樣才能讓拉力達(dá)到最大值，最終讓動(dòng)力效率達(dá)到提升。因此，螺旋槳的槳葉角會(huì)從槳尖到根部逐漸加大，從這一點(diǎn)上看，螺旋槳類似可以扭轉(zhuǎn)的飛行器機(jī)翼。
▲螺旋槳是艦船動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分
隨著艦船技術(shù)的發(fā)展，它們使用的螺旋槳也有了自己的特點(diǎn)，各國技術(shù)人員在均衡加工難度、成本、靜動(dòng)平衡以及推進(jìn)效率后，基本確定了三葉槳和五葉槳的發(fā)展模式（也有7槳葉和11槳葉的設(shè)計(jì)）。一些追求速度的特殊推進(jìn)器一般采用三葉槳，而五葉槳則一般都用于大型艦船，例如美國尼米茲級航母的四個(gè)螺旋槳都各有五片槳葉。一般而言，槳葉越少，轉(zhuǎn)速就越高，此外螺旋槳本身直徑越大，拉力也就越大，這對于巨型艦船而言至關(guān)重要。
艦船的螺旋槳位于水線以下，因此它不但要克服水體阻力，而且還要具有很高的抗腐蝕性。隨著技術(shù)的發(fā)展，螺旋槳的制作材料也有了明顯變化。早年間的船用螺旋槳的主要材料是銅合金，當(dāng)艦船噸位和動(dòng)力得到迅速提升后，不銹鋼則逐步取代了銅合金，而馬氏體不銹鋼更是在今天得到了廣泛應(yīng)用。
展開 案例分享 | 利用螺旋槳MSC Cradle和無限葉片數(shù)螺旋槳理論進(jìn)行方向舵干涉時(shí)的性能仿真研究
螺旋槳與方向舵的干涉
利用CFD仿真進(jìn)行船舶推進(jìn)性能預(yù)測時(shí)，考慮船體與螺旋槳，方向舵的相互干涉是要點(diǎn)。用實(shí)際形狀的螺旋槳旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行考察雖然可行，但是計(jì)算負(fù)荷成為障礙。本研究中，基于計(jì)算負(fù)荷低，且已經(jīng)有實(shí)際應(yīng)用案例的無限葉片數(shù)螺旋槳理論[1,2,3]，在MSC Cradle上配置了簡易螺旋槳模型，在螺旋槳敞水性能分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)施了方向舵的干涉仿真并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了比較驗(yàn)證。
[1] Kuniharu Nakatake. 1967. Report of the West-Japan Society of Naval Architects, 34th volume: p25-36
[2] Fumio Moriyama.1979. Report of the Japan Ship Technology Research Association. 16th volume, 6th issue: p361-376
[3] Takero Tamada, Jun Ando. 2015.
展開 螺旋槳建模
在samcef環(huán)境下，首先分別對葉片及輪轂進(jìn)行幾何建模，并單獨(dú)進(jìn)行屬性定義及網(wǎng)格劃分，然后分別將他們的sfield文件導(dǎo)入到新項(xiàng)目中進(jìn)行裝配。
操作視頻：http://pan.baidu.com/s/1o6DTjn0
操作文檔及練習(xí)文件：http://pan.baidu.com/s/1eQzqT3O
CFX船舶螺旋槳流動(dòng)模擬 ￥10
船舶需要推力才能前進(jìn)，這可以通過船體后面旋轉(zhuǎn)的螺旋槳產(chǎn)生。傳統(tǒng)上通過模型試驗(yàn)來預(yù)測螺旋槳的推力和扭矩，這種方法耗時(shí)、需要人力和空間且成本高昂。或者，流動(dòng)模擬可用于流體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鄬?jié)省時(shí)間、人力和空間。在這個(gè)項(xiàng)目案例中，CFX模擬了船舶螺旋槳周圍的流動(dòng)。
案例文件如下
飛機(jī)的螺旋槳是怎樣產(chǎn)生拉力的呢？
早期飛機(jī)大多使用槳葉角固定不變的螺旋槳，它的結(jié)構(gòu)簡單，但不能適應(yīng)飛行速度變化。現(xiàn)代的螺旋槳飛機(jī)多采用槳葉角可調(diào)的變距螺旋槳，這種螺旋槳可根據(jù)飛行需要調(diào)整槳葉角，提高螺旋槳的工作效率。
由于螺旋槳在旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳根和槳尖的圓周速度不同，為了保持槳葉各部分都處于最佳氣動(dòng)力狀態(tài)，所以把槳根的槳葉角設(shè)計(jì)成最大，依次遞減，槳尖的槳葉角最小。工作狀態(tài)的槳葉是一根懸壁梁受力態(tài)勢，為了增加槳根的強(qiáng)度，槳根的截面積設(shè)計(jì)為最大。一架飛機(jī)上槳葉數(shù)目根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率而定，有2葉、3葉和4葉的，也有5葉、6葉的。
裝于飛機(jī)頭部的螺旋槳為拉力式螺旋槳，裝于飛機(jī)后部的螺旋槳為推力式螺旋槳，還有既裝有拉力式螺旋槳又裝有推力式螺旋槳的飛機(jī)。
第二次世界大戰(zhàn)以前的飛機(jī)，基本上是使用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)螺旋槳。近代在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上研制出了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)。用這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳使螺旋槳的工作效率大大提高，同時(shí)也提高了飛機(jī)的性能。
螺旋槳飛機(jī)最大飛行速度在700千米/小時(shí)左右，如果飛行速度再提高，飛行中產(chǎn)生的激波阻力是螺旋槳飛機(jī)無法克服的。
文章來源：紅星云無人機(jī)科技
展開 螺旋槳數(shù)值模擬方法
從實(shí)際操作上來講，螺旋槳的直接數(shù)值模擬方法可以分為三種：
Moving Reference Frames (MRF)
Rigid Body Motion (RBM)
Overset Mesh (OM)
MRF為運(yùn)動(dòng)參考系法，顧名思義，該方法通過引入相對運(yùn)動(dòng)參考系來處理槳的旋轉(zhuǎn)問題，將復(fù)雜的問題進(jìn)行簡化，是一種穩(wěn)定性好、易于收斂的穩(wěn)態(tài)方法。
RBM為剛體運(yùn)動(dòng)法，也稱之為滑移網(wǎng)格法，該方法通過網(wǎng)格的旋轉(zhuǎn)來模擬槳的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)域和外部靜止域之間通過交界面進(jìn)行流場信息傳遞，是一種瞬態(tài)方法。
OM為重疊網(wǎng)格法，也稱之為嵌套網(wǎng)格法，最近幾年應(yīng)用的越來越廣泛和成熟。與RBM法類似，該方法也是一種瞬態(tài)方法，只是處理交界面的方式有所不同。
對比以上三種方法，各有其優(yōu)缺點(diǎn)：
MRF方法是一種穩(wěn)態(tài)方法，因此具有設(shè)置簡單、計(jì)算快速、易于收斂等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算螺旋槳的敞水曲線時(shí)一般采用該方法，計(jì)算精度滿足要求，資源耗費(fèi)較少，性價(jià)比高。
RBM方法是一種瞬態(tài)方法，相對于MRF，不僅能夠求得敞水曲線，還能夠得到流場的更多信息，比如壓力脈動(dòng)、流場演變等，但是計(jì)算時(shí)間較長，對硬件的要求也更高。
OM方法與RBM方法類似，得益于重疊網(wǎng)格在處理諸如極限、交叉、耦合等運(yùn)動(dòng)方面的優(yōu)勢，該方法在處理船-槳-舵耦合運(yùn)動(dòng)及干擾、自航模、操縱性模擬等方面應(yīng)用更為廣泛。
從網(wǎng)格生成的角度來看，MRF方法和RBM方法可以共用一套網(wǎng)格，二者處理計(jì)算域、交界面的方式完全相同，因此本次推送主要介紹這兩種方法，OM方法因?yàn)榫W(wǎng)格需要單獨(dú)生成，因此放在下次推送中進(jìn)行介紹。
下面以KP505槳模為案例，對螺旋槳模擬的主要步驟進(jìn)行介紹。
展開 
samcef螺旋槳傳動(dòng)建模
在之前的建模案例中，已經(jīng)針對梁單元的長軸及螺旋槳進(jìn)行了建模和零界狀態(tài)分析，形成了含有有限元網(wǎng)格的模型。在本案例中，將會(huì)把之前的模型作為次級模型導(dǎo)入，并通過置位，裝配形成一個(gè)完整的帶有傳動(dòng)軸的螺旋槳推動(dòng)器。通過隱式非線性求解運(yùn)算，獲得2s內(nèi)的模型瞬態(tài)響應(yīng)。
通過本案例，可以了解到：
（1）
如何將已有各個(gè)次級模型導(dǎo)入形成整體模型；
（2）
如何重新調(diào)整次級模型的位置，包括幾何模型及網(wǎng)格；
（3）
如何更改原有約束并重新設(shè)置；
（4）
如何進(jìn)行隱式非線性求解；
視頻：優(yōu)酷視頻：http://v.youku.com/v_show/id_XOTQ4NzE2NjAw.html
百度網(wǎng)盤：http://pan.baidu.com/s/1c0CnKR2
前期部件分析準(zhǔn)備：http://forums.caenet.cn/showtopic.aspx?topicid=623928&typeid=116
展開 螺旋槳葉片的旋轉(zhuǎn)過程模擬 ￥20
螺旋槳葉片的旋轉(zhuǎn)過程模擬
STAR-CCM+ 案例：體積力螺旋槳法
1
虛擬盤模型
虛擬盤體模型基于將螺旋槳、渦輪機(jī)、轉(zhuǎn)子和風(fēng)扇等表示為執(zhí)行器盤體的原則。當(dāng)提供有關(guān)轉(zhuǎn)子/螺旋槳行為的信息且需要它對周圍的流場產(chǎn)生影響時(shí)，執(zhí)行器盤體就有用。流場中執(zhí)行器盤體的操作以虛擬盤體上分布的源項(xiàng)形式進(jìn)入動(dòng)量方程。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?zhí)行器操作進(jìn)行建模。對于虛擬盤體模型，當(dāng)前可實(shí)現(xiàn)四種方法：體積力螺旋槳法，葉片單元法，1D動(dòng)量法，用戶自定義法。作為虛擬盤體模型的一部分，體積力螺旋槳法對船舶螺旋槳的效應(yīng)進(jìn)行模擬。
體積力螺旋槳法主要對船體和螺旋槳的流場相互作用進(jìn)行仿真。螺旋槳引起的流態(tài)取決于船體周圍的流態(tài)。同樣，船體流受螺旋槳的影響。體積力螺旋槳法可用作DFBI（動(dòng)態(tài)流體相互作用）模擬的一部分。使用此方法具有明顯的優(yōu)勢，可減小網(wǎng)格尺寸，從而降低執(zhí)行模擬（包括螺旋槳幾何）的計(jì)算成本。如果不需要螺旋槳周圍的詳細(xì)流場、但需要正確推進(jìn)指定，此方法十分有用。
2
問題描述
船舶工程的挑戰(zhàn)之一是，預(yù)測在旋轉(zhuǎn)螺旋槳產(chǎn)生推力的作用下，船體穿水移動(dòng)的速度。本案例演示模擬船舶在螺旋槳產(chǎn)生推力的作用下穿過靜水的運(yùn)動(dòng)。螺旋槳布置在船尾中部，轉(zhuǎn)速為2300 rpm。由于渦流和壓力梯度的原因，這些類型模擬中的螺旋槳效力會(huì)顯著影響船身性能，因此非常重要。
展開 Samcef field實(shí)例：螺旋槳建模
本例子介紹了螺旋槳的葉片及輪轂建模裝配方法，并進(jìn)行了模態(tài)分析。
首先分別對葉片及輪轂進(jìn)行幾何建模，并單獨(dú)進(jìn)行屬性定義及網(wǎng)格劃分，然后分別將他們的sfield文件導(dǎo)入到新項(xiàng)目中進(jìn)行裝配。
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