复合材料螺旋桨非定常流固耦合特性数值分析

复合材料螺旋桨非定常流固耦合特性数值分析

论文摘要

针对船用复合材料螺旋桨在非均匀流中的水弹性问题,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方法(RANS)和有限元方法(FEM)分别求解螺旋桨流场和结构场,并结合滑移网格和动网格技术,建立了船用复合材料螺旋桨双向瞬态流固耦合计算方法.以DTMB4381桨为对象,采用ANSYS ACP构建复合材料桨有限元模型,计算了正交各向异性碳纤维复合材料(CFP)桨在均匀流场和非均匀流场中的水动力性能和结构响应.研究表明:CFP桨的流固耦合效应较小,在均匀流中具有与刚性桨基本相当的水动力性能;CFP桨在非均匀流中桨叶结构响应(位移、速度和加速度)在高伴流区域、叶梢和导边区域较大,变化也更为剧烈.

论文目录

  • 1 数学模型
  •   1.1 流场控制方程
  •   1.2 结构场控制方程
  •   1.3 螺旋桨流固耦合
  • 2 计算模型与设置
  •   2.1 流体计算模型
  •   2.2 结构计算模型
  •   2.3 流固耦合设置
  • 3 计算方法验证
  • 4 结果与分析
  •   4.1 均匀流场中螺旋桨敞水性能
  •   4.2 定常水动力下桨叶结构响应
  •   4.3 非均匀流场中螺旋桨水动力分析
  •   4.4 非定常水动力下桨叶结构动态响应
  • 5 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 李子如,李广辉,何朋朋,贺伟

    关键词: 复合材料螺旋桨,雷诺平均纳维斯托克斯方法,有限元方法,流固耦合,非均匀流场,结构响应

    来源: 华中科技大学学报(自然科学版) 2019年09期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 船舶工业

    单位: 武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室,武汉理工大学交通学院

    基金: 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2019Ⅲ076GX),国家自然科学基金资助项目(51609189,51775400)

    分类号: U668.5

    DOI: 10.13245/j.hust.190902

    页码: 7-13

    总页数: 7

    文件大小: 985K

    下载量: 233

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