优质文档第4章敞水试验

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1、优质文档第4章敞水试验Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望本章主要内容本章主要内容 4-1 敞水试验的相似条件敞水试验的相似条件 4-2 临界雷诺数和尺度效应临界雷诺数和尺度效应 4-3 敞水试验方法及测量数据的表达敞水试验方法及测量数据的表达 4-4 螺旋桨模型系列试验及性征曲线组螺旋桨模型系列试验及性征曲线组臂主竞肯牧吴庸橙俞傲自怪总坎窜好挖铱峡异势乌坦栈万健吉惶颗浙映眶第4章 敞水试验第4章 敞水试验敞水试验敞水试验概概念念: : 螺螺旋旋桨桨模模型型单单独独地地在

2、在均均匀匀水水流中的试验。流中的试验。设设备备: : 在在船船模模试试验验池池、循循环环水水槽槽或或空泡水筒中进行空泡水筒中进行 。动能动能: : 检定和分析螺旋桨性能。检定和分析螺旋桨性能。撑旨篱戎汛素雄忆酞赂环草寂涨刊蕴棒目嫁愈鸿帆棱赎诺诅铜丘骄症汛丰第4章 敞水试验第4章 敞水试验螺旋桨模型敞水试验的目的及其作用螺旋桨模型敞水试验的目的及其作用 将将将将所所所所得得得得结结结结果果果果分分分分析析析析整整整整理理理理后后后后绘绘绘绘制制制制成成成成专专专专门门门门图图图图谱谱谱谱，供供供供设设设设计使用。计使用。计使用。计使用。 系系系系统统统统地地地地分分分分析析析析螺螺螺螺旋旋旋旋桨

3、桨桨桨各各各各种种种种几几几几何何何何要要要要素素素素对对对对性性性性能能能能的的的的影影影影响响响响，以供设计时正确选择各种参数。以供设计时正确选择各种参数。以供设计时正确选择各种参数。以供设计时正确选择各种参数。 校核和验证理论方法。校核和验证理论方法。校核和验证理论方法。校核和验证理论方法。 配配配配合合合合自自自自航航航航试试试试验验验验，以以以以分分分分析析析析推推推推进进进进效效效效率率率率成成成成分分分分，各各各各种种种种设设设设计方案的优劣的比较，便于选择最佳的螺旋桨。计方案的优劣的比较，便于选择最佳的螺旋桨。计方案的优劣的比较，便于选择最佳的螺旋桨。计方案的优劣的比较，便于选

4、择最佳的螺旋桨。囊划沙扬绚仲芝揩穿人腋陡扔拇战肩豪籽诣囤自仔炙宅沦膀题煤骏弄僳砸第4章 敞水试验第4章 敞水试验“首先需要解决的首先需要解决的2 2个问题个问题” 桨模的试验条件？桨模的试验条件？ 桨模的数据如何换算到实桨？桨模的数据如何换算到实桨？痰桔诧孤铡禄黑话瞧慰继敝雁额功彰颂宴纯臂据浙勾拌文幕易父烽蚊嗜凋第4章 敞水试验第4章 敞水试验 4-1 4-1 敞水试验的相似条件敞水试验的相似条件 在流体中运动的模型与实物要达到力在流体中运动的模型与实物要达到力学上的全相似，必须满足几何相似、运动学上的全相似，必须满足几何相似、运动相似及动力相似。相似及动力相似。 方法：量纲分析法（因次分析法

5、）方法：量纲分析法（因次分析法） 欢器匆困感仔缠观摊影冬王贿座笋搐窍巡垫恕婿贫单掀沉烩舰陌眠壬湃柯第4章 敞水试验第4章 敞水试验质量M长度L时间T博褥弦埠经洲趴捷唐拆妻茅棺瓶漆狰摩莎浅侄挤枣戎恬镰屎净记茄拼皱锑第4章 敞水试验第4章 敞水试验同理罚堤吮毙令趴丸逻毅尤班品头屁设贺母咆凉泛朝延牺曙滨焦鸭恃迈趟赛疫第4章 敞水试验第4章 敞水试验函数内各项的物理意义函数内各项的物理意义进速系数进速系数 说明螺旋桨及其模型各对应点处流体质点的速度具有相同的方向，且比值为一常数，即对应点处流体质点的的行迹相似。是运动相似的基本条件。气形隔官刨津眩苗棋卞馈投龋涤佩湿槐组凡砂舒头针耸利郁债乖纷颖吴察第4章

6、 敞水试验第4章 敞水试验为雷诺数。为雷诺数。模型和实桨粘性力相似必须满足雷诺数相同的条件。为傅汝德数 。表示模型和实桨的重力相似条件。与螺旋桨运转时水面的兴波情况有关，也可以说与螺旋桨在水面下的沉没深度有关。实践证明：当桨轴的沉没深度 hs0.625D (D为螺旋桨直径)，兴波的影响可以忽略不计。辗寝边颇打侧恍豁结底殃懂丈哨妓傈索笺袱跨啃惜匙横户学莆职呈挖冰厕第4章 敞水试验第4章 敞水试验螺旋桨足够沉深时：螺旋桨足够沉深时：陋琢纷蔷慌防专擦儿级瓤莱之乳茧趟镰三泅娩乱喜慧二灸联蕊碑穗喀诸靶第4章 敞水试验第4章 敞水试验两几何相似螺旋桨转速和进速之间的关系两几何相似螺旋桨转速和进速之间的关系

7、两几何相似螺旋桨转速和进速之间的关系两几何相似螺旋桨转速和进速之间的关系 由进速系数相等的条件可得： 由雷诺数相等的条件可得：实桨与桨模的尺度比。窥种触谬麦靖葡胃迂岳魄讨总送捶屡糯驯车护揖杆使取阅披磨晓古鞘劲叶第4章 敞水试验第4章 敞水试验 要保持桨模和实桨的进要保持桨模和实桨的进速系数和雷诺数同时相速系数和雷诺数同时相等，则必须满足：等，则必须满足：结果：桨模发出的推力将等于实桨发出的推力！则：桨模的转速和进速都将过高而难以实现，推力过大而无法测量！隋则茅喂邻惟哦恿踪励节奄程魂纳无幕闹探幕炔盛躇翘鹰晨括锭越微淆廷第4章 敞水试验第4章 敞水试验螺旋桨敞水试验条件螺旋桨敞水试验条件几何相似几

8、何相似几何相似几何相似: :进速系数相等进速系数相等进速系数相等进速系数相等: :雷诺数大于临界数值雷诺数大于临界数值雷诺数大于临界数值雷诺数大于临界数值: :桨轴的足够沉深桨轴的足够沉深桨轴的足够沉深桨轴的足够沉深: :hs 0.625D注意：桨模和实桨因雷诺数不同而引起两者水动力性能之差异称为尺度作用(或尺度效应)。 勋坪汤舌船集猪寞翌犹臼顾瓷嗜畔密淋饵靠驼榔方巍穿馅迭臣是蝇祷蚀弟第4章 敞水试验第4章 敞水试验 4-2 4-2 临界雷诺数和尺度效应临界雷诺数和尺度效应一、临界雷诺数一、临界雷诺数 雷诺数雷诺数: : 决定粘性流体流动状态的基本决定粘性流体流动状态的基本参数之一。参数之一。

9、 当雷诺数足够大时，界层中的流动才能当雷诺数足够大时，界层中的流动才能达到紊流状态，故临界雷诺数乃为保证模达到紊流状态，故临界雷诺数乃为保证模型界层中达到紊流状态的最低雷诺数。型界层中达到紊流状态的最低雷诺数。傈搪守颠或赂犯凿册奇讼椅鲤浙神蜀窿贬鸥骄贵瘦窃玄买踞镰坯捶枕适鄙第4章 敞水试验第4章 敞水试验 雷诺数是以雷诺数是以 特征速度特征速度特征尺度特征尺度/ 表示的表示的一个无因次数。一个无因次数。 表示方法如表示方法如: 1978年的年的ITTC（国际船模试验池会议）（国际船模试验池会议）规定：螺旋桨的雷诺数以规定：螺旋桨的雷诺数以0.75R处叶切面的处叶切面的弦长及其合速来表示：弦长及

10、其合速来表示：赦炭稍显晨柄锅爽街慎拘女骤掣诽拥怪师魂炼沿予恒耳粒知嵌滑蹲倔乱聚第4章 敞水试验第4章 敞水试验实桨的雷诺数在实桨的雷诺数在实桨的雷诺数在实桨的雷诺数在 10 107 7 上下，处于紊流状态工作上下，处于紊流状态工作上下，处于紊流状态工作上下，处于紊流状态工作肯夫在汉堡试验池中的试验 （J =0.85） 当Rn 4 5105时，各曲线几乎与横坐标相平行，意即此时螺旋桨的性能几乎与雷诺数无关。因此这个数值即为临界雷诺数。 令锑很延雌宠汝庸黔询藐散挥遭林尉负际跋穗啡装笛哪拴豢说崔丰夸坍丛第4章 敞水试验第4章 敞水试验六十年代初日本三菱六十年代初日本三菱水池谷口中水池谷口中（用用用用

11、0.70.7R R处叶切面的弦处叶切面的弦处叶切面的弦处叶切面的弦长及合速来表示）长及合速来表示）长及合速来表示）长及合速来表示） 当Rn 4.0 时KT值近似为常数，KQ值随雷诺数Rn的增加而略有减小。 砷爬滤邯粒吱咸议币袄皇娶哆嚎袋偿忌颇装苑巡舆工义汹瞬甸翰兑冯辐资第4章 敞水试验第4章 敞水试验上海交通大学上海交通大学 Rn =3105著蚊韵像乳锚迄潍幸男霍杂睹柑赚馋啡叹合锌蓄敲话鹊围总牢阀岸酚豢彝第4章 敞水试验第4章 敞水试验二、尺度作用及修正方法二、尺度作用及修正方法 因雷诺数不同而对螺旋桨性能的影响通常称为尺度因雷诺数不同而对螺旋桨性能的影响通常称为尺度因雷诺数不同而对螺旋桨性能

12、的影响通常称为尺度因雷诺数不同而对螺旋桨性能的影响通常称为尺度作用。作用。作用。作用。 机翼试验的研究结果表明，雷诺数对升力系数机翼试验的研究结果表明，雷诺数对升力系数机翼试验的研究结果表明，雷诺数对升力系数机翼试验的研究结果表明，雷诺数对升力系数C CL L的的影响不大，可以认为模型和实物的升力系数相同影响不大，可以认为模型和实物的升力系数相同影响不大，可以认为模型和实物的升力系数相同影响不大，可以认为模型和实物的升力系数相同 即即即即C CLsLs C CLmLm 对阻力系数对阻力系数对阻力系数对阻力系数C CD D的影响较大，因为的影响较大，因为的影响较大，因为的影响较大，因为C CD

13、D由粘性所引起。由粘性所引起。由粘性所引起。由粘性所引起。 由于实物之雷诺数较模型为高，故由于实物之雷诺数较模型为高，故由于实物之雷诺数较模型为高，故由于实物之雷诺数较模型为高，故C CDsDs C CDmDm。两者之。两者之。两者之。两者之差差差差CCD D=C=CDmDmC CDsDs即为实物及模型之间的尺度作用。即为实物及模型之间的尺度作用。即为实物及模型之间的尺度作用。即为实物及模型之间的尺度作用。 汾胁付俄礁捻训则冰硅摸谰芦墙家孰逊聋哇胃嗽酱儒臭涧箱芳沾赶酮黍念第4章 敞水试验第4章 敞水试验 螺旋桨的尺度作用对推力的影响较小，对扭矩的影响较大。 实桨和桨模在同一 J 值时： KTm

14、Tm KQsQs， 0m0m0 0 套援顾丫滩颂荚骸牺眺杜娩罐互蓟毙肢摄和谆惯址襄翁妆匣鳃伎巢宰峨吧第4章 敞水试验第4章 敞水试验尺度修正办法尺度修正办法 不修正不修正 因为桨模加工可以做得很光因为桨模加工可以做得很光滑，而实桨比较粗糙，因粗糙而增加之阻力滑，而实桨比较粗糙，因粗糙而增加之阻力大体抵消了尺度作用，故可不予修正。大体抵消了尺度作用，故可不予修正。 只修正只修正KQQ 1978年年ITTC推荐的修正方法。推荐的修正方法。 卿渍矽等二铲食隋贬址旺窃挤畏余穷毖弱托雌彰糯哈啤息雏怨耻瞪挥孵畔第4章 敞水试验第4章 敞水试验当某栽秃扒讼粮孕语搏描印峡权魄凳梢蹿钢迫滦撼侯羽呵丝亡漳恍雷辙特

15、第4章 敞水试验第4章 敞水试验 4-3 4-3 敞水试验方法及测量数据的表达敞水试验方法及测量数据的表达 螺旋桨模型在足够沉没深度和超临界雷诺数情况下进行试验所得的结果可用之于实桨。 慷迎请紫侵济琅冀随硫擒贞窿慰缸袱薛小慈痢痹坷帚规待沂锣娱极俗稗肌第4章 敞水试验第4章 敞水试验一、敞水试验设备及测试仪器一、敞水试验设备及测试仪器 第第一一种种方方法法：保保持持桨桨模模的的转转速速不不变变，而而以以不不同同的的进进速速进进行行试试验验。拖拖曳曳水水池池中中常常采用这种方法。采用这种方法。第第二二种种方方法法：保保持持模模型型的的进进速速不不变变，而而以以不不同同的的转转速速进进行行试试验验。

16、空空泡泡水水筒筒中中常常采采用用这这种种方方法法。（无无“系系柱柱”，即即J J=0=0时时的情况）的情况）竞帕蔷父际靴关绣韦阜涕漂钉她宛茁鼓轴遏峨馅担佯你稽玄哩回膛酚鹊奶第4章 敞水试验第4章 敞水试验J04螺旋桨动力仪的简图螺旋桨动力仪的简图 滤序犬企疑芦稍季凝髓饼瞻衬祖誊墩赤颇鞭朝历储缺织豺败拈镣妮胃蛾斗第4章 敞水试验第4章 敞水试验焊姻到痪狠数免忘灵携添替清戒洱秒相闸铸塌茨波郭淤紊侗颜宜奴既子祷第4章 敞水试验第4章 敞水试验恶讽五吧豺绷污棉彦宙丫址型埋嘶籽龟耘艇绚龄滁囊眺绒聘惹吗扎凹寒坞第4章 敞水试验第4章 敞水试验进速和转速的测量进速和转速的测量 模型的进速模型的进速VAA即拖

17、车前进的速度。即拖车前进的速度。 螺旋桨转速由桨轴上转速传感器螺旋桨转速由桨轴上转速传感器( (光电光电式式) )检测。检测。 酉袋酞躁遇极庚突卧工体燥建秒苍匣志尝厘秆碗俱沉渗瑰你凿朝坪邵全塘第4章 敞水试验第4章 敞水试验二、测量数据的表达二、测量数据的表达 KT10KQ0乎丙佐候杂建吟坯李甜扔本供移语棕萧五叠翻钳妄缆荣仇蚜部蠕忆挑搀支第4章 敞水试验第4章 敞水试验 4-4 4-4 螺旋桨模型系列试验及性征曲线组螺旋桨模型系列试验及性征曲线组 敞水试验的重要任务之一乃是进行螺旋桨模型敞水试验的重要任务之一乃是进行螺旋桨模型敞水试验的重要任务之一乃是进行螺旋桨模型敞水试验的重要任务之一乃是进

18、行螺旋桨模型的系列试验，并将其结果绘制成专门图谱，以供设的系列试验，并将其结果绘制成专门图谱，以供设的系列试验，并将其结果绘制成专门图谱，以供设的系列试验，并将其结果绘制成专门图谱，以供设计螺旋桨或分析船舶航行特性之用。计螺旋桨或分析船舶航行特性之用。计螺旋桨或分析船舶航行特性之用。计螺旋桨或分析船舶航行特性之用。 所谓螺旋桨系列，是指一定类型的螺旋桨按一所谓螺旋桨系列，是指一定类型的螺旋桨按一所谓螺旋桨系列，是指一定类型的螺旋桨按一所谓螺旋桨系列，是指一定类型的螺旋桨按一定的次序变更某些主要参数，以构成一个螺旋桨系定的次序变更某些主要参数，以构成一个螺旋桨系定的次序变更某些主要参数，以构成一

19、个螺旋桨系定的次序变更某些主要参数，以构成一个螺旋桨系列。列。列。列。 在同一系列中，将叶数和盘面比相同，而螺距在同一系列中，将叶数和盘面比相同，而螺距在同一系列中，将叶数和盘面比相同，而螺距在同一系列中，将叶数和盘面比相同，而螺距比不同的五或六个桨模称为一组。比不同的五或六个桨模称为一组。比不同的五或六个桨模称为一组。比不同的五或六个桨模称为一组。 佩稽额稳勺禾笑郁鹿讥稗扑氦沂换蹭愤菱草梁城讼帛噪酗理气蝉娥汰绽德第4章 敞水试验第4章 敞水试验敞敞水水性性征征曲曲线线组组担钓鱼谣戒击康妄琳屏报痉锅怜池盂病僻稿毖姨境怜下胚锭拍鸡术竖恒昼第4章 敞水试验第4章 敞水试验世界上性能优良的螺旋桨系列世界上性能优良的螺旋桨系列荷兰的荷兰的B B型螺旋桨；型螺旋桨；日本的日本的AUAU型螺旋桨；型螺旋桨；英国的高恩螺旋桨等英国的高恩螺旋桨等注意：B型和AU型螺旋桨适用于商船，而高恩螺旋桨则适用于水面高速军舰！羞衙蛇襄磨轮贪楔订惹里斥搜拷波喊泌胯记腆铀畔早叫迟斜痴烬钱爽何噬第4章 敞水试验第4章 敞水试验