一种全导管式双级吊舱推进器及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种全导管式双级吊舱推进器及其设计方法，属于船舶推进技术领域。设计方法包括(1)依据初步构建出的模型，输入设计参数，构建模型有限元计算的边界条件；该模型包括导管及包裹于导管内的C形导叶；在导管的轴向上，C形导叶位于两叶轮之间；(2)基于模型所获取的水力模型，使用CFD方法对初始模型进行数值模拟计算；(3)以CFD方法评估优化后的叶轮与导叶，进行多次迭代，且在每次迭代后检查推进器出口的环向速度是否有残余，获取前叶轮、后叶轮及导叶的角度参数。所设计出的推进器通过在前后轮之间布设C形导叶，不仅能回收环向旋转能量，以提高能耗功效，可广泛应用于船舶、舰艇等等领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种全导管式双级吊舱推进器及其设计方法本申请是申请号为201911115022.1、专利技术名称为“一种带C形导叶的全导管式双级吊舱推进器”的专利技术专利的分案申请。
本专利技术涉及船舶推进
，具体地说，涉及一种全导管式双级吊舱推进器及其设计方法。
技术介绍
传统船舶推进系统主要包括发动机、减速齿轮箱、传动轴系和推进器，其存在传动轴系长、传动机构较为复杂、振动与噪声控制难度大等问题，而制约着高速、安静型船舶的发展。而电力技术的发展给推进器的高效低振动优化设计带来了新的思路。电力推进概念中，推进器可直接由电机驱动，动力传递路径短、不存在繁冗的机械传动结构，可大幅降低推进系统噪声。其中，吊舱推进器是一种最具代表性的电力推进装置，其将推进与操纵模块集成在船体外的吊舱中，安装位置相对灵活，可以显著提升船舶的机动性、操纵性。另外，吊舱推进器能够在水平面上自由旋转，可以解决中大型船舶普遍存在推进器响应时间长、转弯半径大、狭窄水域操纵性差等问题。申请人在研究吊舱推进器的过程中，发现其在机动性和操纵性上与传统推进器相比确实有一定的优势，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全导管式双级吊舱推进器的设计方法，其特征在于，所述全导管式双级吊舱推进器带有C形导叶；所述设计方法包括以下步骤:/n模型构建步骤，依据初步构建出的模型，输入设计参数，构建模型有限元计算的边界条件；所述模型包括导管及包裹于所述导管内的前叶轮、后叶轮、所述C形导叶、导叶轮毂与叶轮驱动电机；在所述导管的轴向上，所述C形导叶位于两叶轮之间；在所述导管的径向上，所述C形导叶固设在所述导叶轮毂与所述导管之间，且导叶腹部相对导叶两端部均朝所述前叶轮的旋转方向拱起；/n初始计算步骤，基于所述模型所获取的水力模型，使用CFD方法对初始模型进行数值模拟计算；/n优化计算步骤，以CFD方法评估优化后的叶轮与...

【技术特征摘要】
1.一种全导管式双级吊舱推进器的设计方法，其特征在于，所述全导管式双级吊舱推进器带有C形导叶；所述设计方法包括以下步骤:
模型构建步骤，依据初步构建出的模型，输入设计参数，构建模型有限元计算的边界条件；所述模型包括导管及包裹于所述导管内的前叶轮、后叶轮、所述C形导叶、导叶轮毂与叶轮驱动电机；在所述导管的轴向上，所述C形导叶位于两叶轮之间；在所述导管的径向上，所述C形导叶固设在所述导叶轮毂与所述导管之间，且导叶腹部相对导叶两端部均朝所述前叶轮的旋转方向拱起；
初始计算步骤，基于所述模型所获取的水力模型，使用CFD方法对初始模型进行数值模拟计算；
优化计算步骤，以CFD方法评估优化后的叶轮与导叶，进行多次迭代，且在每次迭代后检查推进器出口的环向速度是否有残余，获取所述前叶轮、所述后叶轮及所述C形导叶的角度参数。


2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于：
在设计参数输入时，所述后叶轮的推力为所述前叶轮的1.1倍至1.2倍。


3.根据权利要求1或2所述的设计方法，其特征在于：
在构建所述模型的步骤中，要求所述C形导叶的叶片数大于所述后叶轮的叶片数，所述后叶轮的叶片数大于所述前叶轮的叶片数，且所述C形导叶、所述前叶轮及所述后叶轮三者的叶片数互质，所述前叶轮与所述后叶轮的叶片数之和不等于所述C形导叶的叶片数。


4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的设计方法，其特征在于：
在设计叶轮的过程中，将叶轮沿着径向均匀分为5个截面，从估算的结果中提取出每个截面上叶轮进、出口的轴向速度vm和环向速度vc，再结合叶轮线速度vu计算出相应的叶片的进出口角度


5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的设计方法，其特征在于，叶轮叶片的设计步骤包括：
从进口角到出口角光滑过渡，在中心线的基础上对称加厚得到每个截面的翼型，加厚规律参照NACA系列翼型；
从中心线30％位置处将5个截面的翼型串连，通过扫掠而获取完整的叶片。


6.根据权利要求1至5任一项权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹琳琳，张宇，梁宁，杨帅，吴大转，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33