螺旋桨桨叶剖面及其应用方法与流程

技术领域：
本发明涉及船舶推进技术，特别涉及一种螺旋桨桨叶剖面及其应用方法。
背景技术：
：随着科学技术的发展,船舶主机功率不断增加，现代船舶正不断的向大型化、高速化发展，这直接导致螺旋桨的负荷越来越重，螺旋桨不可避免地会发生空泡现象，从而引起强烈的辐射噪声，该噪声作为舰船的三大主要噪声源之一，将大大降低了水面舰船的人员居住性，因此螺旋桨降噪技术的重要性不言而喻。通常降低螺旋桨噪声的措施包括改善伴流场；合理选择螺旋桨参数；提高螺旋桨制造精度；螺旋桨通气；采用高阻尼材料等等。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种螺旋桨桨叶剖面及其应用方法，能够有效提高空泡起始航速、降低螺旋桨噪声。为解决上述问题，本发明提供一种螺旋桨桨叶剖面，包括：当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.0988，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.05时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.3311，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.1858。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.1时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.5，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.3783。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.2时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.7313，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.7047。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.3时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.8840，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.8844。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.4时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.9725，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.9757。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.5时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为1，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为1。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.6时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.9763，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.9673。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.7时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.9044，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.8707。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.8时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.7807，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.6984。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.9时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.5628，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.4315。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.95时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.4016，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.2449。进一步的，在上述螺旋桨桨叶剖面中，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为1时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.019。根据本发明的另一面，提供一种螺旋桨桨叶剖面的应用方法，包括：根据桨叶设计的总体方案，整理出径向分布各半径处的弦长、最大厚度tnewmax、最大拱度fnewmax；利用如权利要求1至13任一项所述的螺旋桨桨叶剖面中的切面弦向厚度分布和切面弦向拱度分布，计算得出某一径向半径处各弦向百分比的厚度及拱度值tnew＝tnewmax×t/tmax，fnew＝fnewmax×f/fmax；根据某一径向半径处各弦向百分比的厚度及拱度值，计算得出包含叶剖面叶面与叶背的相应坐标，形成该剖面的二维型值。与现有技术相比，本发明尝试通过对机翼理论的研究，在理论计算和试验研究的指导下，通过对具有良好空泡性能的新型螺旋桨桨叶剖面的设计开发，来指导低噪声螺旋桨设计，使该桨叶剖面在不均匀流场中不易产生空泡，且压力分布较均匀，从而起到有效提高空泡起始航速、降低螺旋桨噪声的效果，以达到推迟螺旋桨空泡起始、降低螺旋桨水下辐射噪声的目的。附图说明图1是本发明一实施例的螺旋桨桨叶剖面示意图；图2是本发明一实施例的压力系数分析比较图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。实施例一本发明提供一种螺旋桨桨叶剖面，包括：当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.0988，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.05时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.3311，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.1858。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.1时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.5，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.3783。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.2时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.7313，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.7047。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.3时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.8840，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.8844。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.4时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.9725，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.9757。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.5时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为1，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为1。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.6时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.9763，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.9673。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.7时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.9044，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.8707。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.8时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.7807，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.6984。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.9时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.5628，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.4315。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为0.95时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0.4016，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.2449。优选的，当螺旋桨桨叶切面的相对弦长x/c为1时，对应的切面弦向厚度分布t/tmax为0，对应的切面弦向拱度分布f/fmax为0.019。具体的，现有的叶剖面通用性较强，但大都疏于对空泡性能的关注，导边附近吸力面的压力峰值一般没有得到很好的控制，对空泡起始和螺旋桨噪声存在不利的影响。本发明在深入研究现有的螺旋桨叶剖面翼型的基础上，开展具有良好空泡性能的新型螺旋桨桨叶叶剖面的设计研发，首先对切面弦向厚度分布和弦向拱度分布的多方案尝试，之后利用定常面元法预报各方案叶剖面压力系数分布，通过对比分析及对压力系数分布的解读确定基本方案，之后在基本方案的基础上不断调整剖面厚度分布，并利用面元法进行多次迭代计算和调整，逐步优化剖面形式，以达到成功降低切面导边附近吸力面的压力峰值的目的，最终确定叶切面叶面叶背压力分布均匀，峰值较小的具有良好空泡性能的新型螺旋桨桨叶叶剖面，剖面数据如表1所示，具体形式见图1。本发明尝试通过对机翼理论的研究，在理论计算和试验研究的指导下，通过对具有良好空泡性能的新型螺旋桨桨叶剖面的设计开发，来指导低噪声螺旋桨设计，使该桨叶剖面在不均匀流场中不易产生空泡，且压力分布较均匀，从而起到有效提高空泡起始航速、降低螺旋桨噪声的效果，以达到推迟螺旋桨空泡起始、降低螺旋桨水下辐射噪声的目的。相对弦长厚度分布拱度分布x/ct/tmaxf/fmax00.09880.00000.050.33110.18580.10.50000.37830.20.73130.70470.30.88400.88440.40.97250.97570.51.00001.00000.60.97630.96730.70.90440.87070.80.78070.69840.90.56280.43150.950.40160.244910.00000.0190表1良好空泡性能的新型螺旋桨桨叶叶剖面数据为验证本发明的有益效果，以瑞典R-R公司设计的某性能优良的螺旋桨为基准，采用面元法分别对本发明专利提出的新型叶剖面和其原切面在最大工况下进行了压力系数分布的计算，各切面压力系数沿弦向分布见图2，桨叶切面方案中：各半径的P/D、θs、Xm都是相同数值，图2中PK为原剖面计算结果，Pm为采用新切面后的计算结果。从对比曲线图可以看出新切面压力分布更为均匀，峰值也较小。实施例二根据本发明的另一面，还提供一种螺旋桨桨叶剖面的应用方法，采用实施例一中的任一剖面，所述方法包括：步骤S1，根据桨叶设计的总体方案，整理出径向分布各半径处的弦长、最大厚度tnewmax、最大拱度fnewmax；步骤S2，利用如表1中的切面弦向厚度分布和切面弦向拱度分布，计算得出某一径向半径处各弦向百分比的厚度及拱度值tnew＝tnewmax×t/tmax，fnew＝fnewmax×f/fmax；步骤S3，根据某一径向半径处各弦向百分比的厚度及拱度值，计算得出包含叶剖面叶面与叶背的相应坐标，形成该剖面的二维型值。在此，按照上述步骤即可计算出每个径向半径剖面的二维型值，详细计算过程如表2。表2桨叶剖面的二维型值计算表综上所述，本发明专利公开了一种具有良好空泡性能的新型螺旋桨桨叶剖面，该剖面与现有的翼型相比，其特点是：剖面压力分布相对均匀，导边区域的压力峰值得到有效降低，可以达到推迟螺旋桨空泡起始、降低螺旋桨水下辐射噪声的目的，因此该桨叶剖面的公开对提高螺旋桨噪声性能有着重要作用。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。当前第1页1 2 3