導(dǎo)管螺旋槳
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
導(dǎo)管螺旋槳的視頻教程
基于Abaqus螺旋槳數(shù)值模擬
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螺旋槳設(shè)計(jì)思路方法介紹
螺旋槳設(shè)計(jì)思路方法介紹 1. 正向設(shè)計(jì) 2. 逆向設(shè)計(jì) 3. 方法：氣動(dòng)計(jì)算方式。 4. 設(shè)計(jì)思路：翼型確定，建模，仿真，優(yōu)化，兼顧制造可實(shí)現(xiàn)性。 5. 涉及的軟件 三維設(shè)計(jì) catia 翼型軟件 profili 網(wǎng)格劃分 icem 氣動(dòng)計(jì)算 fluent
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導(dǎo)管螺旋槳的實(shí)例教程
兩種體積力分布形式下的導(dǎo)管推力系數(shù)幾乎相同，而槳推力系數(shù)則有所差異，這是因?yàn)榉植?和分布2對決定導(dǎo)管推力的導(dǎo)管近流場影響較小，而對槳（入流面）所在區(qū)域的流場影響較大。改進(jìn)體積力法1對的模擬較改進(jìn)體積力法2更準(zhǔn)確，但兩者的偏小與螺旋槳體積力法本身將某選定入流平面的平均速度取作進(jìn)速的簡易處理有關(guān)。總之，改進(jìn)體積力法整體上可以較好地實(shí)現(xiàn)對敞水導(dǎo)管螺旋槳水動(dòng)力數(shù)值的模擬，優(yōu)于傳統(tǒng)螺旋槳體積力法，可為準(zhǔn)確模擬艇體?導(dǎo)管槳（體積力）耦合水動(dòng)力奠定基礎(chǔ)。
5.2基于改進(jìn)體積力法的艇?導(dǎo)管螺旋槳耦合水動(dòng)力性能
導(dǎo)管螺旋槳體積力模型的提出最終是為了提高搭配導(dǎo)管螺旋槳的航行器數(shù)值模擬的精度和效率，故本節(jié)將導(dǎo)管螺旋槳體積力模型與實(shí)體導(dǎo)管螺旋槳模型搭配回轉(zhuǎn)體后的仿真值進(jìn)行了對比，以進(jìn)一步研究艇后改進(jìn)體積力法1和改進(jìn)體積力法2的適用性。模擬時(shí)，組合體保持靜止，螺旋槳轉(zhuǎn)速恒定為1500r/min，通過改變來流速度計(jì)算不同工況下的水動(dòng)力性能。槳推力、導(dǎo)管推力、回轉(zhuǎn)體阻力和質(zhì)量流量Q的性能曲線如圖12所示。圖中：實(shí)體導(dǎo)管槳表示實(shí)體導(dǎo)管螺旋槳模型搭配回轉(zhuǎn)體的工況；下標(biāo)B表示艇后工況，以區(qū)別于敞水工況；下標(biāo)1，2，G分別表示改進(jìn)體積力法1、改進(jìn)體積力法2和Goldstein分布方法。
由圖12可見，相較艇后實(shí)體導(dǎo)管螺旋槳工況，基于Goldstein分布方法、改進(jìn)體積力法1和改進(jìn)體積力法2的槳推力的平均相對誤差分別為?12%，1.3%和14.0%；基于改進(jìn)體積力法1和改進(jìn)體積力法2的導(dǎo)管推力、質(zhì)量流量Q，尤其是回轉(zhuǎn)體阻力fm，皆與艇后實(shí)體導(dǎo)管螺旋槳相應(yīng)的仿真值吻合較好，相對誤差僅約0.5%，與Goldstein分布方法相比精度提升較大。質(zhì)量流量模擬的準(zhǔn)確性不僅影響著導(dǎo)管推力，還影響著回轉(zhuǎn)體尾部壓力場（回轉(zhuǎn)體阻力）。
展開 表 1 導(dǎo)管螺旋槳推力計(jì)算方法驗(yàn)證
04 計(jì)算結(jié)果與分析
（1）基于改進(jìn)體積力法的導(dǎo)管螺旋槳敞水水動(dòng)力性能
使用經(jīng)流量修正和分布修正的改進(jìn)螺旋槳體積力模型對 No.19A+Ka4-70 導(dǎo)管螺旋槳進(jìn)行敞水水動(dòng)力性能數(shù)值模擬。總覽圖 6，發(fā)現(xiàn)經(jīng)流量修正的均布形式的改進(jìn)體積力法和經(jīng)流量修正的分布 2 形式的改進(jìn)體積力法所得導(dǎo)管螺旋槳的各參數(shù)皆與試驗(yàn)值吻合較好。
圖 6 基于改進(jìn)體積力法的導(dǎo)管螺旋槳敞水性能曲線對比
（2）基于改進(jìn)體積力法的艇?導(dǎo)管螺旋槳耦合水動(dòng)力性能
將導(dǎo)管螺旋槳體積力模型與實(shí)體導(dǎo)管螺旋槳模型搭配回轉(zhuǎn)體后的仿真值進(jìn)行了對比，以進(jìn)一步研究艇后改進(jìn)體積力法1和改進(jìn)體積力法2的適用性。
展開 3.2 PIV實(shí)驗(yàn)與仿真對比分析
對Whale1212型號深海推進(jìn)器進(jìn)行PIV實(shí)驗(yàn), 得到深海推進(jìn)器工作時(shí)的螺旋槳尾流速度云圖, 如圖23所示。在相同轉(zhuǎn)速下, 通過CFD流體仿真軟件獲得螺旋槳仿真速度場分布云圖, 如圖24所示。比較可知, 2個(gè)速度云圖特征大致相同, 在水流通過導(dǎo)管外部時(shí)顏色為深藍(lán)色, 說明此處的流場緩慢而穩(wěn)定; 當(dāng)水流通過導(dǎo)管內(nèi)部時(shí), 整體速度呈加快的趨勢; 當(dāng)水流通過導(dǎo)管內(nèi)部后, 整體速度逐漸緩慢并成擴(kuò)散狀向周圍散去, 最終與槳后靜水區(qū)碰撞形成漩渦。
圖23 螺旋槳PIV實(shí)驗(yàn)速度場分布云圖
圖24 螺旋槳仿真速度場分布云圖
通過觀察1號區(qū)域與2號區(qū)域可以發(fā)現(xiàn): 當(dāng)水流通過導(dǎo)管內(nèi)部時(shí), 水流速度逐漸增加, 在接觸螺旋槳槳葉時(shí)水流速度達(dá)到最大, 越靠近葉梢部分的水流速度越大, 越靠近槳轂部分水流速度越低; 水流通過螺旋槳后, 在螺旋槳的后面形成噴射狀, 越靠近槳葉中心位置的水流速度越快, 越靠進(jìn)導(dǎo)管與槳轂位置的水流速度越慢; 水流通過螺旋槳后與槳轂尾流相交時(shí), 其速度場分布云圖中的速度邊界層變成明顯的波浪形狀, 隨著尾流遠(yuǎn)離槳葉, 波浪由大變小直至消失不見。
3.3 計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證
采用瀚海藍(lán)帆水下推進(jìn)器測試平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。測試水箱長度=3.0 m, 寬度=1.0 m, 高度=1.0 m, 采用杠桿原理對推進(jìn)器的推力進(jìn)行測試, 力臂長度m, 推進(jìn)器位于水面以下0.4 m處。采用艾德堡HP-500型號拉力計(jì)對推力進(jìn)行測量和記錄, 測量精度為±0.1%, 如圖25所示。
展開 1
螺旋槳數(shù)值模擬常用的三種方法：
Moving Reference Frames (MRF)
Rigid Body Motion (RBM)
Overset Mesh (OM)
若對這三種方法的特點(diǎn)、適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行過對比可知：
所有的旋轉(zhuǎn)機(jī)械——螺旋槳、渦輪機(jī)械、水泵、攪拌機(jī)、海上風(fēng)機(jī)等等，均可以采用這三種方法進(jìn)行性能評估和預(yù)報(bào)。
今天小二就采用第二種方法，即剛體運(yùn)動(dòng)法/滑移網(wǎng)格法對一種特殊的槳——導(dǎo)管槳進(jìn)行敞水性能的數(shù)值模擬。
2
導(dǎo)管槳由螺旋槳和具有流線形剖面的導(dǎo)管組合而成，導(dǎo)管的存在能夠顯著改善工作在船后的螺旋槳的伴流場，并產(chǎn)生一定的額外推力，對提高重載荷船舶的螺旋槳效率效果尤為明顯。
因此，近年來，導(dǎo)管槳在現(xiàn)代水面艦船和水下運(yùn)載器上的應(yīng)用越來越廣泛了。
本次小二對某遙控式水下機(jī)器人（Remotely Operated Vehicle, ROV）的導(dǎo)管槳進(jìn)行敞水性能分析，其模型如下。
可以看出，該導(dǎo)管槳由安裝支架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、柵格、導(dǎo)管和槳葉、槳轂等組成，各零件之間尺寸差異較大，后期在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)要注意區(qū)別控制。
展開 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，就會飛向不同的方向。
展開 
導(dǎo)管螺旋槳的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
導(dǎo)管螺旋槳的最新內(nèi)容
船舶螺旋槳流動(dòng)模擬5個(gè)月前
船舶螺旋槳流動(dòng)模擬Flow-Simulation-Ship-Propeller.cfx
船舶需要推力才能前進(jìn)，這可以通過旋轉(zhuǎn)船體后方的螺旋槳產(chǎn)生。傳統(tǒng)上，預(yù)測螺旋槳推力和扭矩需要進(jìn)行模型試驗(yàn)，但這耗時(shí)費(fèi)力，需要人力和空間，而且成本高昂。相比之下，流體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)可以采用流體動(dòng)力學(xué)模擬，因?yàn)樗芟鄬?jié)省時(shí)間、人力和空間。本文模擬了船舶螺旋槳周圍的流體動(dòng)力學(xué)流動(dòng)
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
研究背景及內(nèi)容
螺旋槳是船舶的主要推進(jìn)器之一，具有良好的水動(dòng)力性能、較高的推進(jìn)效率和簡單的結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。然而，在船舶設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，螺旋槳的噪聲問題一直是一個(gè)重要且復(fù)雜的挑戰(zhàn)。
本研究使用仿真手段對旋轉(zhuǎn)槳的非空化噪聲進(jìn)行研究。研究分為流體動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算和聲學(xué)仿真計(jì)算，流體計(jì)算以縮比的DMPT P4119標(biāo)準(zhǔn)槳為研究對象。在穩(wěn)態(tài)計(jì)算中，采用SST 湍流模型。瞬態(tài)計(jì)算采用大渦模擬(LES)湍流模型
5.2基于改進(jìn)體積力法的艇?導(dǎo)管螺旋槳耦合水動(dòng)力性能
導(dǎo)管螺旋槳體積力模型的提出最終是為了提高搭配導(dǎo)管螺旋槳的航行器數(shù)值模擬的精度和效率，故本節(jié)將導(dǎo)管螺旋槳體積力模型與實(shí)體導(dǎo)管螺旋槳模型搭配回轉(zhuǎn)體后的仿真值進(jìn)行了對比，以進(jìn)一步研究艇后改進(jìn)體積力法1和改進(jìn)體積力法2的適用性。模擬時(shí)，組合體保持靜止，螺旋槳轉(zhuǎn)速恒定為1500r/min，通過改變來流速度計(jì)算不同工況下的水動(dòng)力性能。
03 實(shí)體導(dǎo)管螺旋槳敞水推力驗(yàn)證
對 No.19A+Ka4-70(P/D = 1) 導(dǎo)管螺旋槳進(jìn)行數(shù)值模擬，將導(dǎo)管推力、螺旋槳推力等的仿真結(jié)果與試驗(yàn)值進(jìn)行對比以驗(yàn)證計(jì)算方法的合理性。
多旋翼+螺旋槳型 eVTOL 飛行器實(shí)際上是電動(dòng)版的復(fù)合式直升機(jī)。電動(dòng)多旋翼相當(dāng)于復(fù)合式直升機(jī)的單/雙旋翼，是專門用于提供升降力的推進(jìn)器，電動(dòng)螺旋槳是專門用于前向飛行的推進(jìn)器，多旋翼的支撐結(jié)構(gòu)可作為飛行短翼，在前向飛行時(shí)減輕多旋翼的升力負(fù)擔(dān)。
共軸雙槳復(fù)合式直升機(jī)
同多旋翼型 eVTOL飛行器和機(jī)翼+螺旋槳+多旋翼型eVTOL
自1903年萊特（Wright）兄弟首次進(jìn)行動(dòng)力飛行以來，傳統(tǒng)螺旋槳的基本結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生過根本性改變。隨著工程師對空氣動(dòng)力學(xué)的了解越來越深入、新實(shí)驗(yàn)的不斷進(jìn)行，螺旋槳形狀正在向更復(fù)雜的方向發(fā)展，時(shí)至今日螺旋漿具有多葉片、大掠角、帶葉梢裝置等特點(diǎn)
前 言
采用實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法研究了潛艇螺旋槳在開闊水域中的性能和流體動(dòng)力學(xué)
飛機(jī)螺旋槳在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生拉力，牽拉飛機(jī)向前飛行。這是人們的常識。可是，有人認(rèn)為螺旋槳的拉力是由于螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)槳葉把前面的空氣吸入并向后排，用氣流的反作用力拉動(dòng)飛機(jī)向前飛行的，這種認(rèn)識是不對的。 那么，飛機(jī)的螺旋槳是怎樣產(chǎn)生拉力的呢？如果大家仔細(xì)觀察，會看到飛機(jī)的螺旋槳結(jié)構(gòu)很特殊，如圖所示，單支槳葉為細(xì)長而又帶有扭角的翼形葉片，槳葉的扭角（槳葉角）相當(dāng)于飛機(jī)機(jī)翼的迎角
在任何復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)優(yōu)化都是提高產(chǎn)品性能、滿足各種利益相關(guān)者要求、減少成本和上市時(shí)間的關(guān)鍵活動(dòng)。在設(shè)計(jì)空間的自動(dòng)搜索中，設(shè)計(jì)優(yōu)化廣泛使用了計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）仿真。工程系統(tǒng)結(jié)合了子系統(tǒng)和組件；每個(gè)部件都由不同的物理建模，性能評估涵蓋了一系列工程學(xué)科，包括：流體動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)、熱學(xué)、電磁和許多其他學(xué)科。這種組合被稱為多學(xué)科設(shè)計(jì)分析與優(yōu)化
