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无动力船推进系统研究与参数优化设计
| 论文题名： | 无动力船推进系统研究与参数优化设计 |
| 关键词： | 无动力;系统研究;翼型;推进系统;优化设计;优化目标;船用发动机;叶片;水动性能;数值仿真;计算流体力学;改型;遗传算法;函数;船舶;综合分析;优化程序;研究成果;性能参数;响应面法 |
| 摘要： | 无动力船是指没有船用发动机，而依靠水流中蕴藏的动能作为动力的新型船舶。随着船舶设计与流体力学工程技术的发展，无动力船的设计已成为可能。本文对国内外无动力船的研究成果进行了深入细致的综合分析。在此基础上，完成了无动力船的结构设计，对推进系统的叶片进行了受力分析，并优化了叶片翼型的设计。 首先，本文以“沪航39号交通艇”的船型为母型，用本文设计的推进系统取代了原有船用发动机，完成了新型船舶的设计。针对无动力船的具体使用环境，本文详细分析了推进系统叶片的受力状况。在此基础之上，本文给出了叶片翼型的各种水动性能参数，详细讨论了优化目标。此外，还介绍了与本文相关的计算流体力学基础理论及相应的模型。 针对翼型优化目标，本文结合遗传算法，基于MATLAB平台，编写了优化程序。对于优化设计中的目标函数，本文分别采用了基于面元法建立的升力系数函数和基于响应面法建立的近似函数，优化得到两种新翼型。作为对照，本文利用FLUENT软件分别对原型以及两种新翼型进行了数值仿真模拟，结果表明两种新翼型优于原来的翼型。 根据推进系统的具体要求，本文还提出了两种翼型大幅改型方法。数值仿真表明，两种改型更优于原来的翼型，但这两种改型方法大幅修改了原有的翼型，导致了除优化目标外翼型其它水动性能的大幅变化。因此，在飞机、水轮机等场合应用这两种改型时，需要具体问题具体分析。 最后对本文进行了总结和展望，指出了本文研究内容的应用前景以及尚需要解决的问题。 |
| 作者： | 曾揆 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 谢小鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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