螺旋桨基础理论.ppt

而在实际状况下，尾流通常都是要收缩的，即A1↙，为了 不至于使尾流收缩，人为地加上导流管，以防止尾流的收缩， 不至于使尾流收缩，人为地加上导流管，以防止尾流的收缩， 提高推进器的效率，这也就是导管螺旋桨产生的理论依据。 提高推进器的效率，这也就是导管螺旋桨产生的理论依据。
§3-2 理想螺旋桨理论
一. 概 述
基本假定： 基本假定： （1）不计推进器的尺度、形状， 不计推进器的尺度、形状， 只考虑鼓动盘面积 A 0 =
πD
4
2
（2）在鼓动盘盘面上压力与速度均匀分布 （3）理想推进器只考虑轴向诱导速度
ua
,
而忽略了周向和径向诱导速度 ut 和
ur
鼓动盘工作于无限深广的理想流体中， （4）鼓动盘工作于无限深广的理想流体中， 即不计粘性、无旋、不计边界的影响。 即不计粘性、无旋、不计边界的影响。
Ti ⋅VA
消耗功率： 有效功率＋ 消耗功率： 有效功率＋单位时间损失的动能 而单位时间损失的动能为静止流体单位时间内得到 的动能为 由（1）式 ）
1 2 mu a 2
T i = mu
a
得：i u a 2 2
则消耗功率为： 消耗功率为
T iV A +
理想效率为： 理想效率为：
2
ua =
T 1 × i 2 ρ A0
1 2× 2
= VA +
2
Ti 1 ρ A0 2
− VA
ua = VA
1+
Ti 1 ρ A 0V A 2 2
−1
（8） ）
将（8）式代入（7）式得到： ）式代入（ ）式得到：
η iA =
1 Ti 1 − 1) 1+ ( 1+ 1 2 ρA0V A 2 2 = 1+ 1+ 2 Ti 1 ρA0V A 2 2

弦向共有K个展向的格子线
K KL KT 1
格子线的坐标为1, 2 , k K ，其中
1 K L K KT
附着涡和源汇集中分布在这些展向格子线上。
18
现在来看弦向第k个格子，展向第m个格子的情况，参见下图对网
格交点 r m , k 的点Pm,k ，它的x坐标以xm,k 表示，则
xm,k Z R (m ) m k tg s (m )
19
以单位面积计算的源强密度 按（4-70）式求得。设线段 Pm,k Pm1,k
的长度为l ，则 m,k 应满足下式

m,k l

l
rm cos s (rm
)




取：
WT Q
f t s
17
弦向以间隔为 的幅平面进行分割，称各幅平面与参考面的交
线称为展向线。从参考面上 ＝0 的展向线，向导边方向共分有KL格，
向随边方向共有KT格，使
K L
min

4

KT


m
ax


4
其中 min 为导边处的最小角坐标值， max 为随边处的最大角坐标值。
)
1 2
(1

rH
)
c
os
现在在展向第m条带内，从导边到随边的所有这些涡段的涡强度
总和应等于Γ (rm ) 。
21
设附着涡弦向的连续分布密度为 b (r, ) ，则 m,k 应满足
m,k


k


2

b
(rm
,

)rm
d

进程hp与螺旋桨直径D 的比值称为 进速系数，以J 来表示，即
2 - 16
病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程
螺旋桨水动力性能
由式(3-36)及式(3-37)，可得进速系数J与滑脱比s之间的 关系为
作用在桨叶上的力及力矩
式中：rh为桨毅半径． R 为螺旋桨半径。
式（3 一34 ）把螺旋桨的推力、转矩与流场及螺旋桨的 几何特征联系起来。因而比动量理论的结果要精密完整得 多。 当螺旋桨以进速vA和转速n 进行工作时，必须吸收主机所 供给的转矩Q 才能发出推力T ，其所作的有用功率为TVA ，而吸收的功率为2ПnQ ，故螺旋桨的效率为
2 -9
病 原 体 侵 入 机体， 消弱机 体防御 机能， 破坏机 体内环 境的相 对稳定 性，且 在一定 部位生 长繁殖 ，引起 不同程 度的病 理生理 过程
作用在桨叶上的力及力矩
根据茹柯夫斯基升力公式，升元体上dr 段产生的升力 将式（3-28）代入式（3-27），并考虑到dD=єdL （є为
此种情况下螺旋桨产生负推力。螺旋桨不遭受旋转阻力时
旋转一周所前进的距离称为无转矩进程或无转矩螺距，并
以P2表示， 对于一定的螺旋桨而言，显然P2> P1> P ，船舶在航行时 ，螺旋桨必须产生向前的推力以克服船之阻力，才能使船
以一定的速度前进，故螺旋桨在实际操作时，其每转一周
前进的距离hp小于实效螺距P1 。实效螺距P1与进程hp之 差（P1-hp）称为实效滑脱，其与实效螺距P1的比值称为 实效2滑- 2脱0 比，以s1来表示，即
叶元体的阻升比），叶元体转矩dQ=rdF , 可得

用于测量桨叶表面压力和温度变化。
螺旋桨性能测试案例分析
案例一
某型船用螺旋桨在实验水池中的性能测试，分析推力系数、效率系数、空泡系数 和振动系数的变化规律。
案例二
某大型油轮在实际航行中的螺旋桨性能测试，结合数值模拟和理论分析，评估其 实际运行性能。
05
船舶推进螺旋桨的应用与发展趋 势
螺旋桨在船舶推进中的应用
螺旋桨作为船舶推进器，能够将主机 产生的动力转化为船舶前进的推力， 是船舶航行中的重要组成部分。
螺旋桨的安装角度、位置和数量等参 数需要根据船舶的具体需求进行合理 配置，以实现最佳的推进效果。
螺旋桨的设计和制造需考虑船舶的航 速、航程、载重量等要求，以及水域 、气候等环境因素，确保推进效率和 使用寿命。
螺旋桨的修复与更换
修复
对损坏的螺旋桨进行修复 ，如焊接、填补等。
更换
若螺旋桨损坏严重或无法 修复，需更换新的螺旋桨 。
注意事项
更换或修复后需进行动平 衡测试，确保船舶安全。
04
船舶推进螺旋桨的性能评价与测 试
螺旋桨性能评价指标
推力系数
衡量螺旋桨推力与流体动力的比值， 用于评估螺旋桨推力性能。
效率系数
铸造法
适用于大型螺旋桨，但精度较低 。
锻造法
适用于小型螺旋桨，精度高，但工 艺复杂。
焊接法
适用于大型螺旋桨，成本低，但易 产生焊接缺陷。
螺旋桨的维护与保养
定期检查
检查螺旋桨的表面磨损、裂纹等情况。
润滑
定期润滑螺旋桨的轴承和轴套，减少磨损。
清洗
定期清洗螺旋桨，去除附着物和腐蚀产物。
防腐处理
对螺旋桨进行涂层保护，防止腐蚀。
新型船舶推进系统的研究与发展