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    伴流對船用螺旋槳的影響

    日期:2016-06-14

    摘要:螺旋槳是在船后工作的,螺旋槳和船體成為一個系統,兩者之間必然存在相互作用。

    螺旋槳是在船后工作的,螺旋槳和船體成為一個系統,兩者之間必然存在相互作用。這種相互作用表現為船體所形成的速度場和螺旋槳所形成的速度場之間的相互影響。在船后工作的螺旋槳因受到船體的影響,故進入槳盤處的水流速度及其分布情況與敞水者不同,而船體周圍的水流速度分布及壓力分布受螺旋槳的影響也與孤立的船體不同。因此,船后螺旋槳與水流的相對速度不等于船速,螺旋槳發出的推力也不等于孤立船體所遭受的阻力。

    船在水中以某一速度V向前航行時,附近的水受到船體的影響而產生運動,其表現為船體周圍伴隨著一股水流,這股水流稱為伴流或跡流。由于伴流的存在,使螺旋槳與其附近水流的相對速度和船速不同,在船舶推進中,所感興趣的問題是船體對螺旋槳的影響,故通常所指的伴流即為船尾裝螺旋槳處(即漿盤處)的伴流。 

    船后伴流的速度場是很復雜的,它在螺旋槳盤面各點處的大小和方向是不同的。一般來說,伴流速度場可以用相對于螺旋槳的軸向速度,周向(或切向)速度和徑向速度三個分量來表示。測量結果表明,與軸向伴流速度相比較,周向和徑向兩種分量為二階小量,在螺旋槳設計問題中,??刹挥杩紤]。因此,在本書中如無特別說明,所謂伴流均系指軸向伴流。伴流的速度與船速同方向者稱為正伴流,反之則為負伴流。產生伴流的原固有下列三種:

        

    (1)船身周圍的流線運動:船在水中以速度V向前航行時。首尾處的水流具有向前速度,即產生正伴流,而在舷側處水流具有向后速度,故為負伴流。由此而形成的伴流稱為形勢伴流或勢伴流。因流線離船身不遠處即迅速分散,故在船體略遠處其作用即不甚顯著,亦即離船體愈遠,形勢伴流之數值愈小。

    (2)水之粘性作用:因水具有粘性,故當船在運動時沿船體表面形成界層,界層內水質點具有向前速度,形成正伴流,通常稱為摩擦伴流。摩擦伴流在緊靠船身處最大,由船身向外急劇減小,離船體不遠處即迅速消失,但在船后相當距離處摩擦伴流依然存在。圖5-2表示船身附近的界層(或稱摩擦伴流帶),界層(實際上是尾流)在尾部后具有相當的厚度,與螺旋槳直徑相差不多,故摩擦伴流常為總伴流中的主要部分。摩擦伴流的大小與船型、表面粗糙度、雷諾數及螺旋槳的位置等有關。

    (3)船舶的興波作用:船在航行時水面形成波浪,若螺旋槳附近恰為波峰,則水質點具有向前速度,如恰為波谷,則具有向后速度。由于船舶本身興波作用而形成的伴流稱為波浪伴流,其數值常較前兩者為小。但對于高速雙槳船(例如驅逐艦)因其尾部常為波谷,且螺旋槳的位置處于船后兩側,摩擦伴流和勢伴流較小,故其總伴流可能為負值。 

    由伴流之成因可知,伴流是一股很復雜的水流,在螺旋槳盤面各處伴流速度的大小和方向各不相同。因而,在利用螺旋槳系列敞水圖譜設計螺旋槳時,常取盤面處伴流的平均軸向速度近似地估計槳盤處的速度場。

     

    標簽: 螺旋槳(85) 船用螺旋槳加工(62)
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