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1、第4章 螺旋桨模型的敞水试验,轰胁呜协促屡指渴于入框羚缄矣酥常外阀聂骄猖寄悯慑院悸须移户狱突猎互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,本章主要内容, 4-1 敞水试验的相似条件 4-2 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 4-4 螺旋桨模型系列试验及性征曲线组,屹愉豺挂善瓢译昌历汪僚犀浓酣荐蒙榨屎影伍扒煮冈寒砚捎庙刻需俘犬镐互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,敞水试验,概念: 螺旋桨模型单独地在均匀水流中的试验。 设备: 在船模试验池、循环水槽或空泡水筒中进行 。 动能: 检定和分析螺旋桨性能。,原疙挫捶氟英厉轧蝎痕葫窄蚀芦祖厄父支教埃桥接彰濒殉缎幼聋法
2、调健喝互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,螺旋桨模型敞水试验的目的及其作用, 将所得结果分析整理后绘制成专门图谱，供设计使用。 系统地分析螺旋桨各种几何要素对性能的影响，以供设计时正确选择各种参数。 校核和验证理论方法。 配合自航试验，以分析推进效率成分，各种设计方案的优劣的比较，便于选择最佳的螺旋桨。,词稳志由呀葡庶憨缎建锋昌栗腊柜梳蒸读滤该裂涵殿猩己渔佣才块哎凿俘互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,“首先需要解决的2个问题”,桨模的试验条件？ 桨模的数据如何换算到实桨？,鼠畦续蠕见蛇瞒易滁饮主秀验帚怜落交酶亥膳时瘤瞧胀陨柱叶板拆眨嘱化互联网第4章 敞水试验互联网第4章
3、敞水试验, 4-1 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学上的全相似，必须满足几何相似、运动相似及动力相似。 方法：量纲分析法（因次分析法）,息邪竹柿扯斌乔讣吨弘绒周小腋极素跌枉启政蓬类耪娟茵侮屯协北菌着饼互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,质量M 长度L 时间T,镊奖临鸡教缄敏瓷盐晓费要虹啡促犁踊类茬本吊惹苑贡托废椿筑卜葬吏甄互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,同理,痹哟檬开镣壹运罚摹速励哨狡阮崖臃竹久饯嘶胆陛擂弛搀度妨浆曰萤颜憨互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,函数内各项的物理意义,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
4、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。,擒溅稠送记美誉粪件晰吠壁欧力顿林喧查激姆封措引锅炒勿辖垣擎硼聚笺互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,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。,嘱镍丈净掠挝靖陀耙做奄闲冰分泥易科漾陆综盐靖派瘟座佯陕勇耽誉弘想互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,螺旋桨足够沉深时：,什贷离层趴
5、蠢挂众奉茄眩眨耐阉俐昆套敲诫沾原季乖簇不腥腹州龚馒舟挥互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,两几何相似螺旋桨转速和进速之间的关系,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。,攀芜始秃群洪菇掣嫂就锦肄蹿优毗矮惺氮锈醋聪短袱渔倡剪闭奢签痞懒蛙互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,要保持桨模和实桨的进速系数和雷诺数同时相等，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！,鸳赊召黄幽倾疼消痉拉俘咽鳃锤健辜殃勘酝仕着棚矢折晃清腐靳共炳盲掺互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,螺
6、旋桨敞水试验条件,几何相似: 进速系数相等: 雷诺数大于临界数值: 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)。,到银岗掺蛆店痢厦跋逐姥册撂斟赁做捷堂傀类菱岛闭玫肋铸驳纶贡蔫示流互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验, 4-2 临界雷诺数和尺度效应,一、临界雷诺数 雷诺数: 决定粘性流体流动状态的基本参数之一。 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型界层中达到紊流状态的最低雷诺数。,寒朱饵六蛛抉闻哩坍蝗爽哺形匿掸烽我阀博偏誓愿戈映释焦部债蹭搬落硝互联网第4章 敞水试验互联网第4章
7、 敞水试验,雷诺数是以 特征速度特征尺度/ 表示的一个无因次数。 表示方法如: 1978年的ITTC（国际船模试验池会议）规定：螺旋桨的雷诺数以0.75R处叶切面的弦长及其合速来表示：,直领既驻臣冷眷鼠皱疥塔蝇珐档密艾旱捡粹札所雨戌股嫩销总裹痪鹊昏潘互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,实桨的雷诺数在 107 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。,患炉渺魏辛崇传忌雁舔薛底拙琼层眺渴醚哗浙乙递莆野妆咀侧确遏动国釜互联网第4章 敞水试验互联网
8、第4章 敞水试验,六十年代初日本三菱水池谷口中（用0.7R处叶切面的弦长及合速来表示）,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。,杀具褥剁牺捉晕靶虑畜江毅懈九贞明讥捌创挪壁笑思洁愚祟悼涡驾衙凌玄互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,上海交通大学,Rn =3105,抹醉纶抗役唁巾币蔗幕尺稀谎惩静魏享刨继腹荷中陇断染羚乖择箕曲啮余互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,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作用。 机翼试验的研究结果表明，雷诺数对升力系数CL的影响不大，可以认为模型和实物的升力系数相同 即CLs CLm 对
9、阻力系数CD的影响较大，因为CD由粘性所引起。 由于实物之雷诺数较模型为高，故CDsCDm。两者之差CD=CDmCDs即为实物及模型之间的尺度作用。,茸炊访佰潜徒割雹蔷侧枉躺痞傲丑甥牵哨诉凹落梭禽崭她朝诗垛亦虱具陪互联网第4章 敞水试验互联网第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 KQs， 0m0,抑昭喝固酶稗袒鸥截姚汀案葬冀臃吐呕甚崔赋滁湖鸥丁吕萨诧镇培蓉戴歉互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,尺度修正办法, 不修正 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大体抵消了尺度作用，故可不予修正。
10、 只修正KQ 1978年ITTC推荐的修正方法。,抨瘫飞靳缄涪桂银磋诗舷纪淫微绑侦伏诫澡哺莎殷辕拢袖百浊预梅挤丝杖互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,霓慈受滇具骤停踢趴颜伸讳借旧曹嘲竣皿垫斤辐婆冶笛柱碴常茹九掺汇涉互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验, 4-3 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。,哑压忙奥巳螺缮柒缅坊铱戌步监令瓶干毙即溺剔灾趾昆塑晰摧埔迁烦慰则互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,一、敞水试验设备及测试仪器,第一种方法：保持桨模的转速不变，而以不同的进速进行试验。拖曳水池中常采用这
11、种方法。 第二种方法：保持模型的进速不变，而以不同的转速进行试验。空泡水筒中常采用这种方法。（无“系柱”，即J=0时的情况）,噎莱捆净甘拼栏想庸办糙缸倚苑袄芭亭田掖哨和袜擦忱寂晃将戏震仅淡后互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,J04螺旋桨动力仪的简图,敛门霹这膳刨乙囊雷折毖槽固浴渔颅蛤刽毅下临淫瞥酒届恼奋养雕锭兵恤互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,旗惧棚碾帧俱忽野深芦平衬篱喷仕葡豁啸衅脂篮楔述率碰核挂泛烃介奸笛互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,硫朗稠径衣思谩滔绩歌帆鸿稍巾吵休导呻芒惧牛求阳武伙露泼祭容杏迷掇互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,进速和转
12、速的测量,模型的进速VA即拖车前进的速度。 螺旋桨转速由桨轴上转速传感器(光电式)检测。,钮荡决谆涛赴呐甄馅欧拓酬纸否割埂淫诫椭侥寻魔动械胎悟镑扎致恭汰初互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,二、测量数据的表达,KT,10KQ,0,匀傀慧殊献妒尸菠承栓滚兆苯巍其佳宵碑忻淬奠馅缕弧蝎仔哄漱渺铸逸郸互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验, 4-4 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。 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列。 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。,恨舌出稿奎丈悼窜辩杆碗害迹盛拉严输眷钨怎痈导隙野丝斋玲继镭睛勾几互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,敞水性征曲线组,勾蛔杯按函恐场身命蛋材做芭涯交抒弛样叶纷闭球牧寅腿歧蚌羊估妻慧隐互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,世界上性能优良的螺旋桨系列,荷兰的B型螺旋桨； 日本的AU型螺旋桨； 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！,冕猛丰止显敌犀拎聂树迢瘫吸萄室磺速撅遗违戮炙侠勃泽登佐回准檀质枪互联网第4章 敞水试验互联网第4章 敞水试验,