螺旋桨推力计算模型

螺旋桨推力计算模型根据船舶原理知通过资料螺旋桨是船舶的主要推进器件，它的淌水特性对船舶的推力性能具有重要影响。

螺旋桨推力计算模型可以根据船舶原理和相关资料提供有效的推力计算方法。

本文将从螺旋桨的基本原理、淌水特性以及推力计算模型等方面进行详细介绍。

一、螺旋桨的基本原理螺旋桨是船舶的主要推进器件，它由一系列螺旋线形成。

当螺旋桨旋转时，水流会被螺旋桨叶片推动并产生一定的反作用力，从而推进船舶前进。

螺旋桨的推力主要来自两个方面：剪切推力和反作用推力。

剪切推力是由于螺旋桨叶片在水中剪切水流所产生的，它与螺旋桨叶片弯曲及鼓波等因素有关；反作用推力是由于螺旋桨旋转所产生的反作用力，它与螺旋桨推进转速、直径和旋转方向等因素有关。

二、螺旋桨的淌水特性1.淌水流场螺旋桨在淌水过程中，会形成一定的淌水流场。

这个流场受到螺旋桨叶片形状、转速和船舶运动速度等因素的影响，它对螺旋桨推力的大小和方向有重要影响。

2.淌水损失由于螺旋桨叶片与水之间存在一定的摩擦和阻力，螺旋桨在淌水过程中会产生一定的淌水损失。

淌水损失会降低螺旋桨的效率，因此需要通过推力计算模型来准确估计淌水损失。

3.淌水性能参数为了描述螺旋桨的推力性能，可以引入一些淌水性能参数，如推力系数、功率系数和效率等。

这些参数可以通过实验和理论模型来确定，从而有效评估螺旋桨的推力性能。

三、螺旋桨推力计算模型为了准确计算螺旋桨的推力，研究者们提出了不同的推力计算模型。

这些模型主要基于流体动力学原理和大量实验资料，可以较为准确地估计螺旋桨的淌水特性和推力性能。

推力计算模型可以通过以下几个步骤进行：1.确定船舶参数首先，需要确定船舶的一些参数，如船舶的船体形状、质量、速度和运动状态等。

这些参数将用于计算螺旋桨的推力。

2.建立淌水流场模型根据螺旋桨叶片形状和转速等参数，可以建立螺旋桨的淌水流场模型。

这个模型可以通过数值计算方法或实验测试来确定。

3.计算推力系数和淌水损失根据淌水流场模型，可以计算螺旋桨的推力系数和淌水损失。

模型飞机螺旋桨原理与拉力计算一、工作原理可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。

流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。

在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。

V—轴向速度；n —螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。

显而易见β＝α+φ。

空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，见图1—1—19，合成后总空气动力为ΔR。

ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。

将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。

从以上两图还可以看到。

必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。

螺旋桨工作时。

轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。

因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。

而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。

螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。

所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。

从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。

对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。

迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。

用进矩比“J”反映桨尖处气流角，J＝V／nD。

式中D—螺旋桨直径。

理论和试验证明：螺旋桨的拉力(T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η)可用下列公式计算：T=Ctρn2D4P=Cpρn3D5η=J·Ct/Cp式中：Ct—拉力系数；Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速；D—螺旋桨直径。

其中Ct和Cp取决于螺旋桨的几何参数，对每个螺旋桨其值随J变化。

图1—1—21称为螺旋桨的特性曲线，它可通过理论计算或试验获得。

特性曲线给出该螺旋桨拉力系数、功率系数和效率随前进比变化关系。

螺旋桨推力计算模型根据船舶原理知： T K T n2 D 4（ K T为螺旋桨的淌水特性）通过资料查得： K T为进速系数J的二次多项式，但无具体的公式表示，只能通过图谱查得，同时 K T K T0（ K T0为淌水桨在相同的转速情况下以速度为V A运动时的推力、进速系数1 tJ p V A U(1 W P)）nD nD估算推力减额分数的近似公式：1.汉克歇尔公式：对于单螺旋桨标准型商船（C B=0.54~0.84 ）t=0.50Cp-0.12对于单螺旋桨渔船：t=0.77Cp-0.30对于双螺旋桨标准型商船（C B=0.54~0.84 ）t=0.50Cp-0.182.商赫公式对于单桨船t=KW式中： K 为系数K=0.50~0.70适用于装有流线型舵或反映舵者K=0.70~0.90适用于装有方形舵柱之双板舵者K=0.90~1.5适用于装单板舵者对于双螺旋桨船采用轴包架者：t=0.25w+0.14对于双螺旋桨船采用轴支架者：t=0.7w+0.063.哥铁保公式对于单螺旋桨标准型商船（C B=0.6~0.85 ）对于双螺旋桨标准型商船（C B=0.6~0.85 ）4.霍尔特洛泼公式对于单螺旋桨船C Bt 1.57 2.3 1.5C B C PCWPC Bt 1.67 2.3 1.5C BCWPt 0.001979L /( B BC P1 ) 1.0585C100.000524 0.1418D 2 /( BT )0.0015C stern 式中： C10的定义如下：当 L/B>5.2C10 B / L当 L/B<5.2C100.250.003328402/(B / L 0.134615385)对于双螺旋桨船：t C D/BT0.325B0.1885估算伴流分数的近似公式1.泰洛公式（适用于海上运输船舶）对于单螺旋桨船0.5C B0.05对于双螺旋桨船0.550.20C B式中 C B为船舶的方形系数。

螺旋桨推力计算模型根据船舶原理知：42D n K T T ρ=（T K 为螺旋桨的淌水特性）通过资料查得：T K 为进速系数J 的二次多项式，但无具体的公式表示，只能通过图谱查得，同时tK K T T -=10（0T K 为淌水桨在相同的转速情况下以速度为V A 运动时的推力、进速系数nDW U nD V J P A p )1(-==） 估算推力减额分数的近似公式：1. 汉克歇尔公式：对于单螺旋桨标准型商船（C B =0.54~0.84） t=0.50Cp-0.12 对于单螺旋桨渔船： t=0.77Cp-0.30 对于双螺旋桨标准型商船（C B =0.54~0.84） t=0.50Cp-0.18 2. 商赫公式对于单桨船 t=KW 式中：K 为系数K=0.50~0.70 适用于装有流线型舵或反映舵者 K=0.70~0.90 适用于装有方形舵柱之双板舵者 K=0.90~1.5 适用于装单板舵者 对于双螺旋桨船采用轴包架者：t=0.25w+0.14 对于双螺旋桨船采用轴支架者：t=0.7w+0.06 3. 哥铁保公式对于单螺旋桨标准型商船（C B =0.6~0.85） P B WPBC C C C t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=5.13.257.1对于双螺旋桨标准型商船（C B =0.6~0.85） B WPBC C C t 5.13.267.1+-= 4. 霍尔特洛泼公式对于单螺旋桨船sternP C BT D C BC B L t 0015.0)/(1418.0000524.00585.1)/(001979.02101+--+-=式中：10C 的定义如下： 当L/B>5.2 L B C /10=当L/B<5.2 )134615385.0//(003328402.025.010--=L B C 对于双螺旋桨船： BT D C t B /1885.0325.0-=估算伴流分数的近似公式1. 泰洛公式（适用于海上运输船舶）对于单螺旋桨船 05.05.0-=B C ω 对于双螺旋桨船 20.055.0-=B C ω 式中C B 为船舶的方形系数。

用螺距规制作螺旋桨如图（H——螺距，r——螺旋桨半径，α——桨叶角，h——木料厚度，b——木料宽度）桨叶角、螺距和螺旋桨半径的关系：tanα=H/（2π*r）；桨叶角、木料厚度和木料厚度的关系：tanα=h/b；根据上面关系得：b=2π*h*r/H。

当选定了木料厚度h和螺旋桨螺距H后，则木料宽度b 与螺旋桨半径r 成正比关系。

根据螺旋桨半径r 的取值，就可以确定距离转轴r 处的宽度b。

由此作得下图，锉削螺旋桨时，保持OA边的高度为h，OB边的高度为零，锉出的斜面角就等于螺旋桨的桨叶角α。

螺距大则浆叶角就大, 高速飞机用小浆大浆叶角低速飞机用大浆小浆叶角螺距比(螺距/直径)在0.8以下注意，在此公式中：G的单位为克力，如模型飞机质量为700克，则G为700克力；S的单位为分米2，比如机翼面积为30dm2；那么 G/S 就是翼载荷了，各位模友可以根据自己的飞机计算出来；Cy在0.2—1.2之间大概选择一下；此时的V就是要这架模型飞机离地起飞必须达到的最低速度（相对气流的速度）了，单位仍为米/秒。

螺旋桨拉力计算公式：直径（米)×螺距(米）×浆宽度（米）×转速²（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.25）=拉力（公斤）或者直径（厘米)×螺距(厘米）×浆宽度（厘米）×转速²（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.00025）=拉力（克）前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为1标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在0.6-0.7。

1000米以下基本可以取1。

例如：100×50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得：100×50×10×50²×1×0.00025=31.25公斤。

螺旋桨拉力计算公式：直径（米)×螺距(米）×浆宽度（米）×转速平方（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.25）=拉力（公斤）或者直径（厘米)×螺距(厘米）×浆宽度（厘米）×转速平方（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.00025）=拉力（克）前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为1标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在0.6-0.7。

1000米以下基本可以取1。

例如：100×50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得：100×50×10×50平方×1×0.00025=31.25公斤。

如果转速达到6000转/分，那么拉力等于：100×50×10×100平方×1×0.00025=125公斤机翼升力计算公式滑翔比与升阻比螺旋桨拉力计算公式（静态拉力估算）机翼升力计算公式升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数（N）机翼升力系数曲线如下注解：在小迎角时曲线斜率是常数。

在标识的1位置是抖振点，2位置是自动上仰点， 3位置是反横操纵和方向发散点，4位置是失速点。

对称机翼在0角时升力系数=0（由图）非对称一在机身水平时升力系数大于0，因此机身水平时也有升力滑翔比与升阻比升阻比是飞机飞行速度不同的情况下升力与阻力的比值，跟飞行速度成曲线关系，一般升阻比最大的一点对应的速度就是飞机的有利速度和有利迎角。

滑翔比是飞机下降单位距离所飞行的距离，滑翔比越大，飞机在离地面相同高度飞的距离越远，这是飞机固有的特性，一般不发生变化。

如果有两台飞行器，有着完全相同的气动外形，一台大量采用不锈钢材料的，另一台大量采用碳纤维材料，那么碳纤维材料的滑翔比肯定优于不锈钢材料的。

3.3 螺旋桨设计3.3.1 已知船体的主要参数船型：双桨、双机交通工作艇。

设计水线长WLL=32.052m设计水线宽B=6.704m设计吃水d=1.1m排水量△=106t方型系数BC=0.404菱形系数Cp=0.5桨轴中心线距基线PZ=0.53m螺旋桨数目2个V设定（kn）11.339 11.879 12.419 12.959 13.499 14.039 14.579 PE（hp）122.18 168.03 224.89 298.49 386.87 443.81 504.853.3.2 主机参数型号TBD234V8高速船用柴油机*2最大持续功率（单机）296KW（402.6hp）主机额定转速1800rpm齿轮箱型号300型齿轮箱速比 2.54：1螺旋桨转速708.7rpm3.3.3 推进因子的决定根据船舶设计手册推荐值w=0.12根据新海尔公式推力减额分数t=0.144取相对旋转效率Rη=1.0船身效率11Htwη-=-=0.9733.3.4 规定航速下的标准螺旋桨要素 采用MAU 四叶桨图谱进行计算。

取功率储备10％ 轴系效率s η=0.92螺旋桨敞水收到马力：P D =402.6×0.9×s η×R η=402.6×0.9×0.92×1.0=333.35hp 根据MAU4—40，MAU4—55，MAU4—70的P B —δ图谱列表计算：按图谱设计的计算表 项目 单位 数值 假定航速 kn 12 13 14 15 V=（1-w ）V kn 10.56 11.44 12.32 13.2 B p =NP 0.5D /V 2.5A 90.691 74.243 61.687 51.914 sqrt(Bp) 9.52 8.62 7.85 7.21 MAU 4-40δ80.133 74.223 69.323 65.533 P/D 0.565 0.578 0.594 0.614 η00.368 0.394 0.421 0.445 P TE =P D *ηH *η0 hp 119.254 127.820 136.515 144.471 MAU 4-55δ78.601 72.995 72.000 63.617 P/D 0.601 0.618 0.638 0.659 η00.361 0.387 0.412 0.436 P TE =P D *ηH *η0 hp 117.176 125.461 133.669 141.257 MAU 4-70δ74.701 69.248 64.587 60.663 P/D 0.604 0.621 0.641 0.663 η00.346 0.449 0.397 0.421 P TE =P D *ηH *η0hp112.300145.611128.656136.653根据上表中的计算结果可绘制TE P 、δ、P/D 及0η对V 的曲线：如图3.2 5. 空泡校核按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。

螺旋桨拉力计算式————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：螺旋桨拉力计算公式：直径（米)×螺距(米）×浆宽度（米）×转速平方（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.25）=拉力（公斤）或者直径（厘米)×螺距(厘米）×浆宽度（厘米）×转速平方（转/秒）×1大气压力（1标准大气压）×经验系数（0.00025）=拉力（克）前提是通用比例的浆，精度较好，大气压为1标准大气压，如果高原地区，要考虑大气压力的降低，如西藏，压力在0.6-0.7。

1000米以下基本可以取1。

例如：100×50的浆，最大宽度10左右，动力伞使用的，转速3000转/分，合50转/秒，计算可得：100×50×10×50平方×1×0.00025=31.25公斤。

如果转速达到6000转/分，那么拉力等于：100×50×10×100平方×1×0.00025=125公斤机翼升力计算公式滑翔比与升阻比螺旋桨拉力计算公式（静态拉力估算）机翼升力计算公式升力L=1/2 *空气密度*速度的平方*机翼面积*机翼升力系数（N）机翼升力系数曲线如下注解：在小迎角时曲线斜率是常数。

在标识的1位置是抖振点，2位置是自动上仰点， 3位置是反横操纵和方向发散点，4位置是失速点。

对称机翼在0角时升力系数=0（由图）非对称一在机身水平时升力系数大于0，因此机身水平时也有升力滑翔比与升阻比升阻比是飞机飞行速度不同的情况下升力与阻力的比值，跟飞行速度成曲线关系，一般升阻比最大的一点对应的速度就是飞机的有利速度和有利迎角。

滑翔比是飞机下降单位距离所飞行的距离，滑翔比越大，飞机在离地面相同高度飞的距离越远，这是飞机固有的特性，一般不发生变化。

直升机螺旋桨的提升力（升力）是直升机能够垂直起降和飞行的关键。

以下是对直升机螺旋桨提升力的详细计算和分析：一、螺旋桨提升力的基本原理直升机螺旋桨的提升力来源于桨叶在空气中旋转时产生的动力。

当螺旋桨旋转时，桨叶会切割空气，产生向下的推力，根据牛顿第三定律，直升机就会获得向上的提升力。

二、螺旋桨提升力的计算公式直升机螺旋桨的提升力可以通过以下公式进行估算：拉力（或提升力）T = 升力系数CL ×π× (旋翼直径D/2)2其中：升力系数CL：是一个与螺旋桨设计和空气动力学特性有关的系数，通常通过实验或计算流体动力学（CFD）分析获得。

π：圆周率，取值3.14159。

旋翼直径D：螺旋桨桨叶的直径，单位通常为米。

空气密度ρ：空气在标准大气压和温度下的密度，一般取值为1.225 kg/m³（在20摄氏度，海平面处）。

旋翼转速ω：螺旋桨的旋转速度，单位通常为弧度/秒（rad/s），可以通过将转速（转/分，rpm）转换为弧度/秒来计算，即ω = 2πn/60，其中n为转速（转/分）。

三、影响螺旋桨提升力的因素旋翼直径：旋翼直径越大，螺旋桨切割空气的面积就越大，产生的提升力也就越大。

旋翼转速：旋翼转速越高，桨叶切割空气的速度就越快，产生的提升力也就越大。

但需要注意的是，过高的转速可能会导致桨叶失速或产生过大的振动和噪音。

升力系数：升力系数与螺旋桨的设计、材料和空气动力学特性有关。

优化螺旋桨设计可以提高升力系数，从而增加提升力。

空气密度：空气密度越大，螺旋桨切割空气时受到的阻力就越大，产生的提升力也就越大。

但需要注意的是，空气密度随海拔和温度的变化而变化，因此在实际应用中需要考虑这些因素。

四、实际应用中的注意事项安全性：在计算螺旋桨提升力时，需要确保直升机在飞行过程中的安全性。

因此，需要综合考虑螺旋桨的设计、材料、转速和空气动力学特性等因素，以确保直升机在飞行过程中具有足够的稳定性和安全性。