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全回转推进器回转过程,水动力性能研究,全回转推进器回转过程,全回转推进器简介,1,全回转推进器力学性能预报方法,2,全回转推进器回转过程力学特性,3,汇 报 内 容,Contents,小结,4,全回转推进器简介1全回转推进器力学性能预报方法2全回转推进器,1,、全回转推进器简介,概念内涵,发展历史,分类事例,1、全回转推进器简介概念内涵,一、全回转推进器简介,概念内涵,1,Azimuthing thruster refer to those propulsion systems that can generate thrust vectors in a horizontal plane in any direction by rotating the propulsion unit around its vertical shaft on a continuous basis.,Podded propulsor is one kind of azimuthing thruster with electric motor in the under water housing and a propeller in the up stream of the housing.,一、全回转推进器简介概念内涵1Azimuthing thru,一、全回转推进器简介,发展历史,2,1950 first azimuthing thruster Schottel GmbH&Co,1970s promoted by frequency controlled E-motors,1980s first small electric POD,1990 first electric POD 1.5MW,1998 14MW POD,Now 7MW azimuthing thrusters and 30MW POD,一、全回转推进器简介发展历史21950 first azim,一、全回转推进器简介,分类事例,3,Z drive,L dirve,一、全回转推进器简介分类事例3Z drive,一、全回转推进器简介,分类事例,3,Pushing,Pulling,一、全回转推进器简介分类事例3Pushing,2,、全回转推进器力学性能数值方法,困难挑战,力学建模,方程求解,2、全回转推进器力学性能数值方法困难挑战,二、全回转推进器力学性能预报方法,困难挑战,1,海洋环境复杂（非定常、湍流）,两个,耦合,旋转轴,（螺旋桨旋转快，装置回转慢，直接同时模拟两个旋转轴,费时费力,（计算资源）,二、全回转推进器力学性能预报方法困难挑战1海洋环境复杂（非定,二、全回转推进器力学性能预报方法,困难挑战,1,数值预报的本质,解正确的方程,-,力学建模,求方程的正确解,-,方程求解,二、全回转推进器力学性能预报方法困难挑战1数值预报的本质,二、全回转推进器力学性能预报方法,力学建模,2,多个独立旋转轴问题的力学建模已十分成熟；,坐标系转换，,NS+,科氏力,多个耦合旋转轴问题，可直接处理，,性价比超低,；,方法,-,解耦,；,可不可以解？,怎么解？,二、全回转推进器力学性能预报方法力学建模2 多个独立旋转轴,二、全回转推进器力学性能预报方法,力学建模,2,可以,解耦,分解成,多个,回转角下推进器问题,定常法,：固定回转角，螺旋桨旋转；,准定常法,：回转，螺旋桨旋转；,二、全回转推进器力学性能预报方法力学建模2 可以解耦定常法：,二、全回转推进器力学性能预报方法,方程求解,3,单旋转轴,/,多个立旋转轴问题的求解方法已较为成熟；,湍流问题,-SST,湍流模型；,旋转问题,-,交界面技术；,空间离散问题,-,网格策略；,二、全回转推进器力学性能预报方法方程求解3单旋转轴/多个立旋,二、全回转推进器力学性能预报方法,方程求解,3,MARINTEK,国际合作项目中斜流试验测试数据验证,验证了斜流下全回转推进器水动力性能数值预报方法,二、全回转推进器力学性能预报方法方程求解3MARINTEK国,3,、全回转推进器回转过程力学特性,数值预报,验证试验,力学特性,3、全回转推进器回转过程力学特性数值预报,三、全回转推进器回转过程力学特性,数值预报,1,解耦,-0,360,，间隔,10,，,36,个斜流工况；,工况,-,进速系数,J,0.508,；,方法,-RANS,；,湍流模式,SST,k-,控制方程（,RANS,方程）：,三、全回转推进器回转过程力学特性数值预报1 解耦-,三、全回转推进器回转过程力学特性,验证试验,2,为了验证数值预报结果的准确性，开发专用全回转推进器六分力动力仪。,三、全回转推进器回转过程力学特性验证试验2 为了验证数,三、全回转推进器回转过程力学特性,验证试验,2,在循环水槽用自研的全回转推进器六分力动力仪对某全回转推进器六分力进行了测量。,36,个试验工况。,The tests were performed at rotating speed of propeller model n,m,=12.84 s,-1,and the flow speed v=1.5m/s to meet the advance coefficient j=0.508.,三、全回转推进器回转过程力学特性验证试验2 在循环水槽,三、全回转推进器回转过程力学特性,力学特性,3,unit axial force(Fx)and side,moment(My),全回转推进器单元轴向力和侧向力矩计算结果与试验结果吻合良好；,均呈“,M”(,“,W,”,),形，且回转角在,120,和,240,附近时最大；,三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性3unit axia,三、全回转推进器回转过程力学特性,力学特性,3,unit side force(Fy)and axial,moment(Mx),全回转推进器单元侧向力和轴向力矩计算结果与试验结果吻合良好；,均呈“反对称,”,形，且回转角在,90,和,270,附近时最大；,三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性3unit side,三、全回转推进器回转过程力学特性,力学特性,3,unit vertical force(Fz)and moment(Mz),全回转推进器单元垂向力和力矩计算结果与试验结果吻合良好；,垂向力矩均呈“反对称,”,形，且回转角在,150,和,210,附近时最大；,垂向力较小；,三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性3unit vert,三、全回转推进器回转过程力学特性,力学特性,3,propeller axial force(Fx)and moment(Mx),全回转推进器螺旋桨轴向力知力矩均呈“,M”(,“,W,”,),形，且回转角在,120,和,240,附近时最大；,三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性3propeller,三、全回转推进器回转过程力学特性,力学特性,3,120,0,240,三、全回转推进器回转过程力学特性力学特性31200240,4,、小结,4、小结,四、小结,建立了全回转推进器回转过程水动力性能预报方法；,预报方法得到了试验验证；,分析了全回转推进器回转过程力学特性，可指导全回转推进器设计；,四、小结建立了全回转推进器回转过程水动力性能预报方法；,
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