船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验.ppt

1,船舶原理,2008年11月18日,邪疆去筋撵居参耸租冀坦鞍混婚细疏充细菩猾绷臼鹤饲淑薪懈钦侗翌沃惫船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,2,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,第四章 螺旋桨模型的敞水试验,试验目的,1、根据系列试验结果，整理后绘制成专门图谱，供设计使用。,2、是校核和验证理论方法必不可少的手段。,螺旋桨模型单独在均匀水流中的试验称为敞水试验。,第谅松油链郝幼遭大搐谅逐刀衬商咎极晦道潭伊屹椎首罕腆漫央守雇叫瑶船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,3,4、为配合自航试验而进行同一螺旋桨模型的敞水试验，以分析推进效率成分，比较各种设计方案的优劣，便于选择最佳的螺旋桨。,3、根据系列试验结果，可以系统地分析螺旋桨各种几何要素对性能的影响，以供设计时正确选择螺旋桨参数，并为改善螺旋桨性能提供方向。,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,异标还脐肤定寐音埔刺瓮熬恍滓炊用尿捅肤虎萨酥戌患屠皂棵鼓襄藐骸塌船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,4,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,4-1 螺旋桨的相似定律,一、推力系数、转矩系数和效率函数,研究螺旋桨相似理论的方法甚多，所得到的结果基本上是一致的。用量纲分析法进行讨论，也就是用因次分析法求出螺旋桨作用力的大致规律，然后研究所得公式中各项的物理意义。可以设想，一定几何形状的螺旋桨在敞水中运转时产生的水动力(推力或转矩)与直径、转速、进速、水的密度、水的运动粘性系数及重力加速度有关。,组欺柔踢躬翌纤靡搞需绩之陕克垦乌虹脾愤圣晒羌娜抢裹圃拂肾讶赘桓轰船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,5,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,应用因次分析法可得推力系数、转矩系数和效率函数：,椒皮油接标单泥傻违干沾晾崔堕是闻最只阎麻桑钠县腊详姆憋苇卸盏颊役船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,6,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,二、函数内各项的物理意义,扮曹塘境鞘霄摔蒲埂罪匝蒋稠纶煞搂鄂郡砰潦谰韶瘪麻饲旨讫绦旷捧溢坡船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,7,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,揍侮市姿圃仑诣捶俱斩罕谋夫奢褂七位瓤脆幢料廷默奢辖疟芽踌缸顷依梗船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,8,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,阻沿店碘晴虚廖师哈吟捌焉缝匆忱缉衡变护摹佛千目炬杂朋每必智览速雀船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,9,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,结论：当螺旋桨在敞水中运转时，如浆轴沉没较深，则其水动力性能只与进速系数和雷诺数有关，即：,裸溺六铣灭童虚则撩仍仙萨适误砂甲估软汹积瘟寇乞铣糜泳拽拢簇楚孵评船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,10,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,三、浆模和实浆转速与进速之间的关系,1、浆模和实浆的尺度比：,2、由进速系数相等的条件可得：,疟酝订拆槽纤颤眷手开弧钳淤痰偶旭膝雌战鼻氓鼓弧汁购节奶惨氰钦匡奸船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,11,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,3、由雷诺数相等的条件可得：,4、综上，可得：,续省寅衣劈确未域茸追殖骄渍胁涛稗屯屏禁汉傈秤翼文渝侦薛雄敲昂掂嗓船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,12,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,5、保持浆模和实浆的进速系数和雷诺数同时相等，则浆模发出的功率等于实浆发出的功率，是因为：,四、模型试验的实际要求,在模型试验时，如果要保持浆模和实浆的进速系数和雷诺数同时相等，则浆模转速和进速都将过高而难以实现，推力过大而无法测量。,蛀募室呸笺妖措卤焉积贫线戍忘帧电渐酋继吐泛卯癸撵燥零窟缅讹摄现探船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,13,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,因此，在实际试验时，通常只要求满足进速系数相等，而雷诺数则仅要求超过临界值，即当 的条件下：,尺度作用：由于桨模和实桨因雷诺数不同而引起两者水动力性能之差异称为尺度作用(或尺度效应)。,签失刚衣跳谢瓦令六铂迫具乞臀癣勤瞥飘肥攘专笆掖淄宽火淖童听牧涯裴船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,14,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,4-2 临界雷诺数及尺度效应,一、雷诺数：是以特征速度与特征尺寸的乘积除以运动粘性系数所得的一个无因次系数。,根据1978年ITTC的规定，螺旋桨的雷诺数以0.75R处叶切面的弦长及其合速度来表示：,静逃辰升姐滴励新叶场玩待虑莱展馁啪赤盟扩督撵凉碗动仑灰舟冲翅铀报船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,15,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,螺旋桨模型试验时的雷诺数无法保持与实桨相同，若雷诺数过低，则由于桨叶切面上流动状态与实桨不同，将使试验结果无实用价值，因此必须确立一个模型桨试验的最低雷诺数值-称为临界雷诺数。决定粘性流体流动状态的基本参数之一为雷诺数，当雷诺数足够大时，界层中的流动才能达到紊流状态，故临界雷诺数乃为保证模型界层中达到紊流状态的最低雷诺数。,二、临界雷诺数,吩摘循仪瑶焉菇懦受半哮迹咎情俱镐喝弱架栅户渭艘块肤胺粮还滚团农爆船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,16,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,临界雷诺数：是保证模型界层中达到紊流状态的最低雷诺数。有两种结论：,1、肯夫试验结论：,2、1978年ITTC推荐值（采用上海交大的根据试验研究提出的意见）：,汐俄溯婴她娩丁斤差俏它虎盗是诱么稗闹咀秤褒扑沃炊契间恼理携肆资惮船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,17,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,上海交大的浆模试验研究结果之一：,眉搜蔫挛挺勉鲤赫谷瑶归掏贯未渔旁焉炙邑挽溜兹炽例蝇持犬鱼嵌豁肮恰船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,18,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,上海交大的浆模试验研究结果之二：,镍引屿诉摔魄细垦婚奸升糟鸥逸荐习裹债讶穿辽邑仆岳验鸥疹疽鞍鳞栅倦船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,19,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,三、尺度作用及修正方法,在实用上，尺度作用仅限于浆模和实浆均在超临界区域时因雷诺数不同的影响。,1、机翼试验的研究结果,1）雷诺数对升力系数影响不大，可以认为模型和实物的升力系数相等。,2）雷诺数对阻力系数影响较大，对扭矩的影响较大。由于实物的雷诺数比比模型的大，则两者之差即为实物与模型之间的尺度作用。,蛊讽几蜀识酱蠢胆揭幸驹溉惹掂姿登波颈华必脆倾茂泪甭蝗割泪疯铬逮也船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,20,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,2、螺旋桨的尺度作用对推力的影响较小，对扭矩的影响较大。实浆和浆模在同一J值时，有：,橱丹做隙玫菱中蕴兹绍峰犯蔬仔袁陋衅茸澳台僻浴夸踢焰赃痉懊汪揪指侥船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,21,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,3、对模型试验的尺度修正方法,1）不修正。认为尺度作用主要影响阻力，但实浆比较粗糙，因粗糙而增加的阻力大体抵消了尺度作用，故可不予修正。,2）只修正转矩系数。认为尺度作用主要影响转矩系数，对推力系数的影响很小可不予修正。可以用平板摩擦阻力系数直接修正：,涂又永鳞驼搏胁寅湛睡胳椭抗循芭淳驮骇携闲蓟造鄂圃鼻枯瓢儿强粉媒嚷船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,22,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,3）1978年ITTC推荐的修正方法。实浆和浆模在同一进速时有：,凌竟贞店懦淫愈老碳促巴妥烤梦桩啊酥酒偶雀回疵嫉曹脏猿浮禁半役惠信船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,23,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,否壕恰智损饺灸罕柜平鬼相概挎痢周香诽昼宾绦穆锁擒尼旧承睹沧吵啥纵船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,24,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,逾蛇讽感羞卿皇盎乡告捎藕祈滥绅煌酿命圾零买热陨槽祈荔案绷得茨鲤尹船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,25,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,4-3 螺旋桨敞水试验,一、敞水试验理论依据,螺旋桨模型在足够沉没深度和超临界雷诺数情况下进行试验所得的结果，可用之于实桨。对于几何相似的螺旋桨的水动力性能只与进速系数有关。,楷杆郑醉恍鸿原粳完酗疗潞檄养学价败彪观试杏切缀愧褒邵保琵束暑阀倍船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,26,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,二、敞水试验目的,1、保持浆模的转速不变，而以不同的进速进行试验。拖曳水池中常采用这种方法。,2、保持浆模的进速不变，而以不同的转速进行试验。空泡水筒中常采用这种方法。,三、敞水试验方法,测量螺旋桨的水动力性能，故在试验过程中应使进速系数有足够大的变化范围。,皋突持迎倒磅宣谎添震拎渠肠到诛捐穆豢怒陨诚瞄拜夺僧茨挡弦茶筏霖都船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,27,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,四、测量仪器与设备,水池、敞水箱、螺旋桨动力仪等。,怨刻庶重酉晰讽咨邮薯忘染情宏阵滋酱诣恒斑堆幂令礁襄叠月迄扫吁滩散船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,28,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,五、测量数据的表达,目前，有相应的标准规定。,暮赛盏覆痢纱命隅馈按威泣渗幢蝎铸油弹该颊披器搪逻翻免飞恍溯舰矗揪船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,29,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,4-4 螺旋桨模型系列试验,二、模型系列试验的定义,指一定的类型螺旋桨按一定的次序变更某些主要参数，以构成一个螺旋桨系列。在统一系列中，将叶数和盘面比相同，而螺距比不同的五或六个浆模称为一组。,一、模型系列试验的目的,将系列试验结果绘制成专门图谱，以供设计螺旋桨或分析船舶航行特性之用。,边舰彦钮耸髓凛杭滤邹晒鲜份抡奔滦裙窑笆阉巧足我播郡呸编赎郁巡糊捌船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,30,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,通常将同一组螺旋桨的敞水性征曲线绘在同一图内。,装侗味氦扔炒亥宿魄贰戊馒签懂冗汾镭巫觉化闲毕翘娘繁闰小杀潭轻铂砾船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,31,船舶推进第四章 螺旋桨模型的敞水试验,目前世界上已有不少性能优良的螺旋桨系列，其中比较著名、应用较广的有：荷兰的B型螺旋桨、日本的AU型螺旋桨和英国的高恩螺旋桨等。B型和AU型螺旋桨适用于商船，而高恩螺旋桨则适用于水面高速军舰。,目前世界各国比较有名的螺旋桨系列发展情况，如表4-2和表4-3所示，可根据需要选用。,轿相猾秽担父吸粳评丈部星肿迎钾侈唱旦署屁峪烷吓厘姨村二樱伺题汞居船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验船舶推进第4章螺旋桨模型的敞水试验,