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第36卷第9期船舶科学技术Vo1.36，2014年9月9日 AND ． , 2014 螺旋桨循环理论（升力线理论）设计 侯毅，孙江龙，陆旭建（华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北省船舶与海洋流体动力学重点实验室，湖北 武汉） 摘要：分别应用近似法利用精确法理论和Lerbs理论进行螺旋桨环流理论（升力线理论）设计，两种方法计算得到的切向和轴向诱导速度、环流分布和升力系数为比较的。 从计算结果可知两者相当接近。 因此，在实际应用中，在螺旋桨的初步设计阶段可以更容易地采用近似法进行估算。 关键词：升力线理论； 近似法； 准确方法 CLC 编号：U661.313 文档识别代码：A 文章编号：1672-7649(2014)09-0l10-04 doi：10.3404/j。 刊号。 1672-7649.2014.09.023M 基于Yi, —long, LVXu-jian(,cture&,&,,China): 需要携带． ed 、 、 并将 d 提升 2。 , 标志。 关键词： ;霍德; 计算问题可以给出许多精确的解。
近似法设计计算0比较简单，与精确法计算相比能够给出相当一致的结果。 船舶螺旋桨的设计经过了一系列基于模型的试验。 本文通过对比分析相应的数图设计、升力线和升力面的理论设计与计算以及两种设计方法计算出的Green数据来验证这一点。 泛函方法理论设计与计算的不同发展阶段……。 其中，l基础理论升力面理论的应用日趋完善。 升力线理论设计结合升力面理论修正可以更方便地提供初步数据1.1近似法供参考和估算。 因此，在螺旋桨升力线理论设计过程中，设计基于升力线理论的螺旋桨，引起了一些关注。 该设计还是有其自身的优点和使用价值的。 假设：螺旋桨尾流不收缩，忽略径向诱导速度。 在实际应用中，螺旋桨环流理论（升力线理论的总诱导速度垂直于人流速度等，根据上述假设，有两种设计方法）： 1、一种是近似法船舶电子与信息设备保养，即的轴向和切向诱发速度之间存在简单的三角关系表达式，即函数法； 另一个是确切的方法。 本文分别关注近似值和精度，并且与 函数 k 相关。 采用曲线法进行计算时，采用了Lerbs的理论和方法。 线作为螺旋桨效率的第一近似值，以便于初步估计。 一般来说，与近似方法相比，精确方法使用螺旋桨水动力桨距角的诱导因子。
升力线理论基于无粘流切向和轴向诱导速度等参数的求解以及螺旋桨的设计。 粘度的作用会增加扭矩并减少推力。 收稿日期: 2013-09-22 ; 修订日期：2013-11-21 基金项目：中央高校基本科研业务费项目（） 作者简介：侯毅（1986），男，硕士研究生，主要研究方向为船舶流体动力学。 第9期侯毅等：螺旋桨循环理论（升力线理论）设计可以进行必要的螺距修正。 2 螺旋桨设计实例 根据近似法理论，对于切向诱导速度，分别采用近似法和精确法确定最佳循环开水螺旋VA=si。 (1)螺旋桨设计。 式中： 为螺旋桨前进速度； 3/ 是螺旋桨提前角。 2.1 最佳循环敞水螺旋桨设计（近似法） 获得水动力桨距角分布tan/3后，可采用近似法计算最佳循环敞水（均匀水流）螺旋升力系数。 桨设计，相关设计参数如表1所示。得到的均匀水流中螺旋桨的计算结果（水动力参数）如表2所示。￡,,表1近似法设计参数-螺旋桨参数D:ZU。 女性。 ，（2）选项卡。 1 d: ￡数据类型 数据类型 叶片轮廓形式 轴马力/h 其中：Z 为叶片轮廓弦长； D为螺旋桨直径； Z为叶片数量； 是无量纲径向坐标（即=r/R）； k 为螺旋桨叶片数量，5，空化裕度，0， 函数； A为螺旋桨前进速度系数。
桨毂直径比 0.2 推力降额 0.05 对于各叶片的无因次周长分布，有螺旋桨直径/m3.81螺旋桨单桨阻力/N螺旋桨轴中心水下深度/m3.66水密~//kg·nl。 1025G=2xkU，。 (3) 船速/kn35 许用材料应力/MPa 86.21 螺旋桨转速/r· 1.2 精确法 精确法中，考虑以Z等距空间螺旋线表示的近似法计算结果。 2 水动力参数=h--43。 2268-。 。 感应速度分量。 这些螺旋涡流线是从螺旋桨叶片发出的螺旋涡流元件。 因此，对涡线各单位分量积分即可得到涡片诱发的速度分量，同时也可以表示为涡线中的诱发因子。 对于切向和轴向诱发速度，存在。 : 1 — 妻子 ~, (4)^v: 师父^: ()。 (5)Li-1-1泡鲨空-1~n∞勰c； m plus 剐mum∞´gate 0.1-^,a 式中：U为切向诱导速度； U是轴向诱导速度； VA 为螺旋桨前进速度； 为轮毂直径比； ^ ()和()可通过2.2最优循环敞水螺旋桨设计（精确法）积分计算得到。 采用精确的方法定义了最佳循环开水（均匀水流）螺旋的位移速度U，它反映了螺旋桨设计的推进角。 相关设计参数如表3和表4所示。
得到的与水动力桨距角的关系如下： 计算结果（水动力参数）见表5。 U tan# - tanfl 表3 精确法设计参数-螺旋桨参数tan#Tab。 3：对于均匀水流中的螺旋桨，量G的近似解是数据类型数值数据类型。 数值范围的离散形式可写为 桨叶轮廓形式 空化余量 0 main () ) I (7) 螺旋桨叶片数量 5 推力减额 0.05 桨毂直径比 0.2 水密度/kg ·nl-1025 升 长度系数可写为螺旋桨直径/m3.81材料许用应力/MPa86.21螺旋桨轴中心水下深度/m3.66理想推力系数0.514==。 ㈩螺旋桨转速/r-船进速系数 0.301 轴马力/·l12·船舶科学技术第36卷 表4 精确法设计参数-水动力桨距角正切在均匀水流中分别应用近似法和精确法（敞水） Tab ． 4~od：根据适应尾流（船后）条件的最佳循环螺旋桨设计，计算无因次循环量、诱导速度和升力系数。 s∽ os -． o比较如图 1 至 6 所示。
1．972 ∽·- O． 第973章 765 0．622 O． 518.． ”。O.380 0.331 表 5 精确法计算结果-水动力参数 Tab.5 半径比 水动力螺距环流分布 升力系数 轴向诱发 切向诱发空化数 x/R 角 ta GC￡l /D 速度/速度/V 图 1 对比均匀水流（敞水）螺旋桨-无因次循环近似法与精确法设计结果对比 图1():tion 3 近似法与精确法最佳计算结果对比圆周螺旋桨的设计，考虑到相同的设计要求，如轮毂直径比、进速系数 A、叶片数量 Z、理想推力系数 c 和尾流分数，以实现均匀水流（开放水域）和适应尾流（船后） ，采用两种不同的处理方法（近似法和精确法）进行计算和对比分析船舶螺旋桨简易设计，由于在设计过程中，两种方法只计算循环量G和轴向。 图2 均流（敞水）螺旋桨近似法和精确法设计诱导速度U。
/V、切向诱导速度U/V和生长系数结果比较——诱导速度CI/D存在差异。 计算出这四张图后每个叶子的轮廓。 2个参数之后，后续的处理方式基本相同，所以这里只比较这():4个参数。 为了获得与近似法相同的初始设计条件，在均流螺旋桨的精确法设计中，需要给出不随半径变化的位移速度（见式（6））。 位移速度是直接影响水动力桨距角分布的重要物理量，进而影响推力系数等性能参数。 指定与近似方法类似的水动力俯仰角分布形式：k×ftan~!-tan3/1。 (9)＼ta船用柴油机，由c：任意给定的k值确定近似解k的值，然后利用近似法和精确法进行图3均匀流（敞水）螺旋桨设计计算，并得到相应的理想推力系数结果对比——升力系数C。将得到的C与给定的c进行比较。 如果不同，请适当调整图。 3 整个 k 直到它们相等。
()：第9期 侯毅等：螺旋桨循环理论（升力线理论）设计 4 结论 本文采用近似法理论和精确法Lerbs理论进行了螺旋桨的理论设计。 为了进行对比分析，提出了位移速度（U）的概念，然后比较了两种方法对应的环流分布、诱发速度和生长系数的计算结果。 通过比较可以看出，两种方法的设计结果相当接近（尤其是船后螺旋桨的水动力参数）。 这证明在实际螺旋桨设计中采用图4适应尾流（船后）螺旋桨近似法和精确法设计近似法进行初步估算是可行的。 结果比较——无因次环数量 4—uni~()：参考文献：[1]王艳英。 船用螺旋桨理论及其应用研究进展[J]. 大连理工大学学报, 2006, 46(2): 306-312.0. 嗯——英。 中。[J]。 ． , 2006, 46(2): 306-312。 特殊 0[2] K，WB。 A.[J]. ，1968年，76.0.05[3]。 ． 20.40.60.81.0[J]. ，1952，76．R[4]叶永兴． 图5 螺旋桨升力线理论在船舶设计和性能预测中的应用 尾流（船后）螺旋桨设计采用近似法和精确法[J]. 船舶科学技术船舶螺旋桨简易设计，1984(5)：35-44。 结果比较-感应速度叶永兴。 图5线的曲线[J]． 非大学~():, 1984(5): 35-44。 [5]． [M]. :, 2007． [6]王国强，董世堂。 船舶螺旋桨理论与应用[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 2005. U 图6 适应尾流(船后)的螺旋桨的近似法与精确法设计结果对比——升力系数 6 —uni~rm唤醒():
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