五叶侧斜螺旋桨流固耦合特性的非定常数值模拟

作者：曹峰; 李巍; 尤云祥螺旋桨流固耦合敞水性能结构响应

摘要：该文采用求解非定常RANS方程的方法对螺旋桨三维敞水流场进行数值模拟，利用有限元方法计算螺旋桨结构响应，结合商业软件ANSYS中的流体载荷和结构响应数据实时双向传输技术，实现了螺旋桨三维流固耦合数值模拟。并以某五叶侧斜螺旋桨为对象，在镍铝青铜、玻璃和树脂纤维三种材料情况下，对该螺旋桨的三维流固耦合特性进行了数值模拟与分析。在镍铝青铜材料的情况下，基于RNGk—E湍流模式，对该螺旋桨的推力与扭转系数以及敞水效率进行了数值模拟与分析，结果表明的数值结果与试验数据吻合最好。研究结果表明，流固耦合对镍铝青铜材料螺旋桨水动力和结构响应性能的影响较小，但对纤维材料螺旋桨水动力和结构响应性能的影响不可忽视，包括推力和扭转系数、敞水效率和流场以及桨叶应力与应变等方面。

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