船舶推進(jìn)第4章螺旋槳模型的敞水試驗

船舶原理2008年11月18日1完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗第四章螺旋槳模型的敞水試驗試驗?zāi)康?、根據(jù)系列試驗結(jié)果，整理后繪制成專門圖譜，供設(shè)計使用。2、是校核和驗證理論方法必不可少的手段。螺旋槳模型單獨在均勻水流中的試驗稱為敞水試驗。2完整版課件ppt4、為配合自航試驗而進(jìn)行同一螺旋槳模型的敞水試驗，以分析推進(jìn)效率成分，比較各種設(shè)計方案的優(yōu)劣，便于選擇最佳的螺旋槳。3、根據(jù)系列試驗結(jié)果，可以系統(tǒng)地分析螺旋槳各種幾何要素對性能的影響，以供設(shè)計時正確選擇螺旋槳參數(shù)，并為改善螺旋槳性能提供方向。船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗3完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗§4-1螺旋槳的相似定律一、推力系數(shù)、轉(zhuǎn)矩系數(shù)和效率函數(shù)研究螺旋槳相似理論的方法甚多，所得到的結(jié)果基本上是一致的。用量綱分析法進(jìn)行討論，也就是用因次分析法求出螺旋槳作用力的大致規(guī)律，然后研究所得公式中各項的物理意義?？梢栽O(shè)想，一定幾何形狀的螺旋槳在敞水中運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的水動力(推力或轉(zhuǎn)矩)與直徑、轉(zhuǎn)速、進(jìn)速、水的密度、水的運動粘性系數(shù)及重力加速度有關(guān)。4完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗應(yīng)用因次分析法可得推力系數(shù)、轉(zhuǎn)矩系數(shù)和效率函數(shù)：5完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗二、函數(shù)內(nèi)各項的物理意義6完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗7完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗8完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗結(jié)論：當(dāng)螺旋槳在敞水中運轉(zhuǎn)時，如漿軸沉沒較深，則其水動力性能只與進(jìn)速系數(shù)和雷諾數(shù)有關(guān)，即：9完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗三、漿模和實漿轉(zhuǎn)速與進(jìn)速之間的關(guān)系1、漿模和實漿的尺度比：2、由進(jìn)速系數(shù)相等的條件可得：10完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗3、由雷諾數(shù)相等的條件可得：4、綜上，可得：11完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗5、保持漿模和實漿的進(jìn)速系數(shù)和雷諾數(shù)同時相等，則漿模發(fā)出的功率等于實漿發(fā)出的功率，是因為：四、模型試驗的實際要求在模型試驗時，如果要保持漿模和實漿的進(jìn)速系數(shù)和雷諾數(shù)同時相等，則漿模轉(zhuǎn)速和進(jìn)速都將過高而難以實現(xiàn)，推力過大而無法測量。12完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗因此，在實際試驗時，通常只要求滿足進(jìn)速系數(shù)相等，而雷諾數(shù)則僅要求超過臨界值，即當(dāng)?shù)臈l件下：尺度作用：由于槳模和實槳因雷諾數(shù)不同而引起兩者水動力性能之差異稱為尺度作用(或尺度效應(yīng))。13完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗§4-2臨界雷諾數(shù)及尺度效應(yīng)一、雷諾數(shù)：是以特征速度與特征尺寸的乘積除以運動粘性系數(shù)所得的一個無因次系數(shù)。根據(jù)1978年ITTC的規(guī)定，螺旋槳的雷諾數(shù)以0.75R處葉切面的弦長及其合速度來表示：14完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗螺旋槳模型試驗時的雷諾數(shù)無法保持與實槳相同，若雷諾數(shù)過低，則由于槳葉切面上流動狀態(tài)與實槳不同，將使試驗結(jié)果無實用價值，因此必須確立一個模型槳試驗的最低雷諾數(shù)值-稱為臨界雷諾數(shù)。決定粘性流體流動狀態(tài)的基本參數(shù)之一為雷諾數(shù)，當(dāng)雷諾數(shù)足夠大時，界層中的流動才能達(dá)到紊流狀態(tài)，故臨界雷諾數(shù)乃為保證模型界層中達(dá)到紊流狀態(tài)的最低雷諾數(shù)。二、臨界雷諾數(shù)15完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗臨界雷諾數(shù)：是保證模型界層中達(dá)到紊流狀態(tài)的最低雷諾數(shù)。有兩種結(jié)論：1、肯夫試驗結(jié)論：2、1978年ITTC推薦值（采用上海交大的根據(jù)試驗研究提出的意見）：16完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗上海交大的漿模試驗研究結(jié)果之一：17完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗上海交大的漿模試驗研究結(jié)果之二：18完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗三、尺度作用及修正方法在實用上，尺度作用僅限于漿模和實漿均在超臨界區(qū)域時因雷諾數(shù)不同的影響。1、機(jī)翼試驗的研究結(jié)果1）雷諾數(shù)對升力系數(shù)影響不大，可以認(rèn)為模型和實物的升力系數(shù)相等。2）雷諾數(shù)對阻力系數(shù)影響較大，對扭矩的影響較大。由于實物的雷諾數(shù)比比模型的大，則兩者之差即為實物與模型之間的尺度作用。19完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗2、螺旋槳的尺度作用對推力的影響較小，對扭矩的影響較大。實漿和漿模在同一J值時，有：20完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗3、對模型試驗的尺度修正方法1）不修正。認(rèn)為尺度作用主要影響阻力，但實漿比較粗糙，因粗糙而增加的阻力大體抵消了尺度作用，故可不予修正。2）只修正轉(zhuǎn)矩系數(shù)。認(rèn)為尺度作用主要影響轉(zhuǎn)矩系數(shù)，對推力系數(shù)的影響很小可不予修正?？梢杂闷桨迥Σ磷枇ο禂?shù)直接修正：21完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗3）1978年ITTC推薦的修正方法。實漿和漿模在同一進(jìn)速時有：22完整版課件ppt

船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗23完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗24完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗§4-3螺旋槳敞水試驗一、敞水試驗理論依據(jù)螺旋槳模型在足夠沉沒深度和超臨界雷諾數(shù)情況下進(jìn)行試驗所得的結(jié)果，可用之于實槳。對于幾何相似的螺旋槳的水動力性能只與進(jìn)速系數(shù)有關(guān)。25完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗二、敞水試驗?zāi)康?、保持漿模的轉(zhuǎn)速不變，而以不同的進(jìn)速進(jìn)行試驗。拖曳水池中常采用這種方法。2、保持漿模的進(jìn)速不變，而以不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行試驗?？张菟仓谐２捎眠@種方法。三、敞水試驗方法測量螺旋槳的水動力性能，故在試驗過程中應(yīng)使進(jìn)速系數(shù)有足夠大的變化范圍。26完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗四、測量儀器與設(shè)備水池、敞水箱、螺旋槳動力儀等。27完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗五、測量數(shù)據(jù)的表達(dá)目前，有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。28完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗§4-4螺旋槳模型系列試驗二、模型系列試驗的定義指一定的類型螺旋槳按一定的次序變更某些主要參數(shù)，以構(gòu)成一個螺旋槳系列。在統(tǒng)一系列中，將葉數(shù)和盤面比相同，而螺距比不同的五或六個漿模稱為一組。一、模型系列試驗的目的將系列試驗結(jié)果繪制成專門圖譜，以供設(shè)計螺旋槳或分析船舶航行特性之用。29完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗通常將同一組螺旋槳的敞水性征曲線繪在同一圖內(nèi)。30完整版課件ppt船舶推進(jìn)第四章螺旋槳模型的敞水試驗?zāi)壳笆澜缟弦延胁簧傩阅?/p>