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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 螺旋桨的空泡现象,6.1 桨叶表面产生空泡的原因,在A，B两点应用伯努力方程：,定义减压系数为,如 表示压力增高,表示压力降低,当B点的压力降至水的汽化压力及饱和增气压力 p,v,时，开始出现空泡，产生空泡的条件为：,第六章 螺旋桨的空泡现象6.1 桨叶表面产生空泡的原因在,1,令空泡数为：,如 则 ，产生空泡,如 则 ，不产生空泡,减压系数只与 V,b,V,0,有关，故与切面形状、入射角,k,及 B 点的位置有关，与V,0,的大小无关。,其中：静压力,P,a,大气压力（10330 kgf/m,2,）,h,s,桨轴或叶切面沉深,令空泡数为：如 则,2,气化空泡水中空气逸出到气核,汽化空泡水爆发式汽化,似是空泡水中气核膨胀,空泡,空泡判别条件只对汽化空泡近似正确,减压系数如图示分布，最高点为最大减压系数，压力最低。,在极限状态,则不发生空泡的,极限速度为：,气化空泡水中空气逸出到气核空泡空泡判别条件只对汽化空泡近似,3,6.2 叶切面的空泡对性能的影响,第一阶段：局部空泡，对水动力性,能无明显影响，但可能,产生剥蚀,第二阶段：空泡区拖到随边之外，,无剥蚀，但使对水动力,性能恶化,6.2 叶切面的空泡对性能的影响第一阶段：局部空泡，对水动,4,6.3 螺旋桨的空泡现象，空泡对性能的影响,一、螺旋桨的空泡现象,涡空泡,泡状空泡,由梢涡和毂涡引起，先于其他空泡发生，不影响水动力性能，无剥蚀，但梢涡空泡的另一端可能贴到船底，构成尾振，它还使噪声明显增大。,在叶背最大厚度处产生，呈泡状，在叶背后段溃灭，对水动力性能影响不大，但发生剥蚀。,6.3 螺旋桨的空泡现象，空泡对性能的影响一、螺旋桨的空泡,5,片状空泡,形成于外半径导边附近，如延伸至随边外则形成超空泡流动，否则为局部空泡，对水动力性能有影响，超空泡,无剥蚀作用，但局部空泡有剥蚀作用。,云状空泡,空泡在物面上周期性地生成和溃灭，被水冲向后方，形成云雾状，剥蚀严重。,片状空泡 形成于外半径导边附近，如延伸至随边外则形成超,6,二、空泡对螺旋桨性能的影响,对螺旋桨空泡亦分成两个阶段：,第一阶段：对水动力性能无影响,第二阶段：使 K,T,，K,Q,，,0,下降，,空泡大部分或全部覆盖桨叶。,前者对性能影响不大，但产生剥蚀；后者影响性能，但无剥蚀作用,二、空泡对螺旋桨性能的影响对螺旋桨空泡亦分成两个阶段：,7,二、延缓螺旋桨空泡发生的措施,1、从降低最大减压系数着手,a、增加盘面比,b、采用压力分布较均匀的切面,c、减小叶根处的螺距,2、从提高空泡数着手,a、增加桨的浸深,b、减小桨的转速,思考题：试述空泡的成因及其对螺旋桨性能的影响。,二、延缓螺旋桨空泡发生的措施1、从降低最大减压系数着手思考题,8,6.4 螺旋桨模型的空泡试验,一、相似定理,如几何相似的螺旋桨进速系数相等，则对应点处的速度成比例，减压系数相等，如两者空泡数相等，对应点处的减压系数与空泡数的关系一致，即模拟了空泡现象。,满足空泡相似条件：,若在敞水中，桨模与实桨的沉深相等，则,在常温下 故有,这样,6.4 螺旋桨模型的空泡试验一、相似定理 如,9,可见欲满足空泡相似，必须,这是不可能实现的,二、空泡试验筒概述,由密封的循环水筒，驱动水泵，条压装置等组成，工作段有观察窗，试验时水循环流动，并减压使空泡数与实桨相等，用频闪仪和高速摄影机观察和记录试验，由动力仪测量桨的推力、转矩。,可见欲满足空泡相似，必须二、空泡试验筒概述 由,10,三、试验方法及测量数据的表达,定流速，调节转速改变 J，调节筒内压力以获得所需空泡数,，将试验结果绘制成上图，并进一步绘制成如右图的不同空泡数的性征曲线。,三、试验方法及测量数据的表达 定流速，调节转速,11,6.5 空泡校验,一、柏利尔限界线,柏利尔根据统计资料提出的校核空泡的限界线，坐标为0.7R处剖面的空泡数和平均推力系数,投射面积,柏利尔限界线,6.5 空泡校验一、柏利尔限界线柏利尔根据统计资料提出的,12,瓦根宁根水池限界线,应用于 B 系列螺旋桨,日本中小型船限界线,根据柏利尔商船限界线整理而成,瓦根宁根水池限界线日本中小型船限界线,13,空泡校核举例：,某散装货船,P,s,=12000 hp,N=118.5 rpm,采用AU5-65,图谱桨,D=5.747 m,P/D=0.782,0,=0.559,V,max,=16.05 kn,=104.6 kgfs,2,/m,4,h,s,=5.99 m,p,a,=10330 kgf/m,2,w=0.34,空泡校核举例：,14,第七章 螺旋桨的强度计算,安全航行保证螺旋桨的强度流体动力，离心力，撞击,1、分析计算法,2、规范校核法,7.1 规范校核法,一、螺旋桨桨叶厚度的确定,根据 1983年钢质海船入级与建造规范，桨叶 0.25R 和 0.6R 切面的厚度应不小于下式计算值,材料系数,转速系数,功率系数,第七章 螺旋桨的强度计算安全航行保证螺旋桨的强度流体动,15,其中：功率系数,主机额定功率,主机额定转速,切面弦长,转速系数,桨叶材料的重量密度,盘面比,后倾角,K,1,K,2,K,3,K,4,K,5,K,6,K,7,K,8,0.25R,0.35R,0.60R,634,520,207,250,285,151,1410,1320,635,4,16,34,82,64,23,34,28,12,41,57,65,380,420,330,其中：功率系数主机额定功率主机额定转速切面弦长转速系数桨叶材,16,二、计算实例,某散装货船,采用MAU4,图谱桨,ZQAL12-8-3-2,N,e,=11100 hp,N=124 rpm,D=5.6 m,P/D=0.7,0,=0.521,A,E,/A,0,=0.586,V,max,=14.68 kn,=10,o,G=7.4 gf/cm,3,二、计算实例某散装货船,17,7.3 桨叶的径向分布,一、桨叶的叶梢厚度,D3.0 m 时，t,=0.0035D,二、叶厚度的径向分布,1、线性分布：t,到0.25R处厚度连直线；,2、非线性分布：t,0.6R0.25R处厚度连成光顺曲线；,3、荷兰船模试验水池建议的厚度分布,x=r/R 处切面的厚度,系数（查表确定）,7.3 桨叶的径向分布一、桨叶的叶梢厚度D3.0 m 时,18,7.4 螺距修正,一、毂径比不同对螺距的修正,设计螺旋桨的毂径比,系列螺旋桨的毂径比,二、叶厚比不同对螺距的修正,修正原则：螺距角,与无升力角,0,之和为常数,无升力角,其中 MAU,B系列,弓形切面,修正后的螺距角为,螺距为,三、经过修正后螺旋桨的螺距,7.4 螺距修正一、毂径比不同对螺距的修正设计螺旋桨的毂径,19,思考题：螺旋桨设计中为何要进行螺距修正？,思考题：螺旋桨设计中为何要进行螺距修正？,20,
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