回转状态下导管螺旋桨水动力特性的数值模拟

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2010.07.016

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2010, Vol. 38 ›› Issue (7): 90-96.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2010.07.016

回转状态下导管螺旋桨水动力特性的数值模拟

吴家鸣¹邓威¹赖华威²

1.华南理工大学土木与交通学院, 广东广州 510640； 2.广东省南沙航道局, 广东广州 511475

收稿日期:2009-12-07 修回日期:2010-04-22 出版日期:2010-07-25 发布日期:2010-07-25
通信作者: 吴家鸣（1957-）,男,教授,博士,主要从事船舶与海洋工程水动力学研究. E-mail:ctjmwu@scut.edu.cn
作者简介:吴家鸣（1957-）,男,教授,博士,主要从事船舶与海洋工程水动力学研究.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（10772068）

Numerical Simulation of Hydrodynamic Characteristics of Ducted Propeller in Turning Motion

Wu Jia-ming¹ Deng Wei¹ Lai Hua-wei²

1. School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China; 2. Guangdong Nansha Waterway Bureau,Guangzhou 511475,Guangdong,China

Received:2009-12-07 Revised:2010-04-22 Online:2010-07-25 Published:2010-07-25
Contact: 吴家鸣（1957-）,男,教授,博士,主要从事船舶与海洋工程水动力学研究. E-mail:ctjmwu@scut.edu.cn
About author:吴家鸣（1957-）,男,教授,博士,主要从事船舶与海洋工程水动力学研究.
Supported by:
国家自然科学基金资助项目（10772068）

摘要/Abstract

摘要： 采用滑移网格技术和计算流体力学方法,在导管螺旋桨所在的流域内求解其N-S方程,以此模拟在作回转运动的水下机器人流场作用下导管螺旋桨的推力特性,观察螺旋桨在这一环境下的水动力现象.计算结果表明：当来流从尾部流向机器人时,对于尾导管螺旋桨,有机器人影响时其推力系数比无机器人时要小,对处于机器人舷侧的螺旋桨,有机器人时其推力系数比无机器人时要大;当来流从首部流向机器人时其情形刚好相反;而当机器人轴线与流向大致垂直时,有无机器人对螺旋桨推力系数的影响不大.

关键词: 导管螺旋桨, 水下机器人, 计算流体动力学, 水动力学, 回转运动, 数值模拟

Abstract:

In this paper,first,the sliding mesh technology and the computational fluid dynamics （ CFD） technology are both applied to solve the Navier-Stokes equations of a ducted propeller which governs the fluid motion around the duct. Then,the thrust characteristics of the ducted propeller in the flow field of an underwater robot in turning motion are simulated,and the hydrodynamic phenomenon of the propeller in such a condition is observed. The results indicate that,when the flow comes from the robot stern,the thrust coefficient of the stern propeller is lower while that of the side propeller is higher than that without robot,that the flow from the robot frontage may result in an opposite case,and that the robot has no obvious effect on the thrust coefficient when the direction of incoming flow is approximately perpendicular to the axis of the robot.

Key words: ducted propeller, underwater robot, computational fluid dynamics, hydrodynamics, turning motion, numerical simulation

吴家鸣邓威赖华威. 回转状态下导管螺旋桨水动力特性的数值模拟[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2010, 38(7): 90-96.

Wu Jia-ming Deng Wei Lai Hua-wei . Numerical Simulation of Hydrodynamic Characteristics of Ducted Propeller in Turning Motion[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2010, 38(7): 90-96.

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回转状态下导管螺旋桨水动力特性的数值模拟

Numerical Simulation of Hydrodynamic Characteristics of Ducted Propeller in Turning Motion

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