UG的螺旋桨的曲面造型三文建模+文献综述+任务书 第3页
螺旋桨的理论研究2.1引言
螺旋桨是船泊动力系统中的一个重要零件，自从蒸汽机出现以后，它就开始应用于船舶上并成为了海船的主要推进形式。螺旋桨是一种典型的自由曲面零件，它的曲面形状和制造精度直接决定了船泊的推进效率和噪音的大小，而其曲面造型的研究将有助于提高该类零件的加工精度和加工效率。由于它形状复杂，而且各个桨叶可能互相覆盖，导致其加工费时、费力，加工精度和效率难以提高。螺旋桨的加工实际上就是对自由曲面的加工，而自由曲面加工一直是机械加工领域的难点，同时也是该领域的研究热点。自由曲面之所以难以加工是由其本身的几何特点所决定的。自由曲面是不能由初等解析曲面组成的，而是以复杂方式自由变化的曲面。这类曲面单纯用画法几何与机械制图是不能表达清楚的。
由于螺旋桨是一种自由曲面零件，形状复杂。要规划螺旋桨的加工方案，首先要分析清楚它的几何形状特点。最初的螺旋桨就象螺丝钉一样，由螺纹绕轴一、二圈构成。后经运转发现，若取螺旋面的一段而不是整圈，效率反而提高。经过一百多年的生产实践，才形成今天这个形状。螺旋桨的主要设计方法是图谱法，即借助于根据螺旋桨模型试验结果绘制的图谱进行设计。按照设计图谱划分，螺旋桨主要有B型螺旋桨、AU型螺旋桨、SSPA型螺旋桨。
2.2船泊螺旋桨叶元体理论
叶元体理论是将螺旋桨叶沿径向分割成多个称为叶元体的小段，在做了一系列假设的前提下，利用机翼理论的有关知识分析叶元体的受力，以及螺旋桨的水动力性能。
2.2.1叶元体的速度多角形
如图2-1，在螺旋桨叶片r处取一叶元体，厚度为dr，设螺旋桨的进速和旋转角速度分别为 和 ，桨后的轴向诱导速度和周向诱导速度分别为 ，则叶元体的进流速度如图2-2的速度多角形所示， 为螺旋桨的进流速度、旋转速度、轴向和周向诱导速度的合速度： 为进角、 为水动力螺距角、 为螺旋桨的螺距角、 为叶元体的攻角[1]。
图2-1叶元体 图2-2速度多角形
2.2.2螺旋桨的水动力性能
将叶元体看做是一段二文机翼，则叶元体的受力为二文机翼的升力dL和阻力dD，如图2-3所示。叶元体所产生的推力和切向力为：
………………………..(2-1)
图2-3 叶元体的受力
根据儒科夫斯基定理，叶元体的升力与进速及环量有以下关系：
……………………………………(2-2)
将（2-2）式及用阻升比表示的阻力 代入（2-1）式得：
………………….(2-3)由图2-3可见
…………………………….(2-4)
将（2-4）式代入（2-3）式，并考虑到叶元体扭矩 得： …………….(2-5)
这样，叶元体的效率为：
……………(2-6)
显然，叶元体的效率包含轴向诱导效率 和周向诱导效率 。；另一项为叶元体的结构效率
…………………………………………………………(2-7)
由叶元体的速度多角形，可以找到进角及水动力螺距角与速度的关系，叶元体的效率又可表示为：
………………………………………………………(2-8)
将（2-5）式沿径向积分，并乘以叶数，则得到螺旋桨的推力和转矩的表达式为：
…………………(2-9)
根据螺旋桨的工作原理，其推进效率为：
……………………………………………….……(2-10)
叶元体理论解明了螺旋桨的推力和转矩的生成原理，将水动力性能与螺旋桨的几何特征和运转条件联系了起来，显然比动量定理更加合理[1]。
2.3螺旋桨的构成及桨叶的形成
2.3.1螺旋桨的构成
螺旋桨通常由桨叶和桨榖两部分组成。桨叶是产生推力的，从船后向船首看到的一面是叶面(又称压力面)，另一面是叶背(又称吸力面)。从螺旋桨后面看，靠前面的一边称为导边，靠后面的一边称为随边。桨叶与桨榖相连的地方称为叶根，远离桨榖的一端称为叶梢。桨榖是固定桨叶和连接桨轴的锥形体，它不产生推力。为了减小水的阻力，在桨榖后边加一整流罩，与桨榖形成光顺的流线形体，称为榖帽。各部分名称如图2-4所示[2]。
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] 下一页
UG的螺旋桨的曲面造型三文建模+文献综述+任务书 第3页下载如图片无法显示或论文不完整，请联系qq752018766
