[发明专利]一种复合材料螺旋桨叶叶根优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种叶根优化设计方法，具体涉及一种复合材料螺旋桨叶叶根优化设计方法。

背景技术

复合材料螺旋桨作为一种新型的舰艇螺旋桨推进器，具有轻质、高效、低振动、低噪音、耐海水腐蚀和易维修等特点，今年来日益受到舰艇螺旋桨设计者的青睐。通常，复合材料螺旋桨包括复合材料桨叶和金属桨毂两部分，并由叶根将桨叶固定在桨毂上。桨叶所有的动载荷和静载荷都通过叶根传递到桨毂上，因而叶根是桨叶受力状态最复杂的部位，也是复合材料桨叶设计的难点，设计时应保证在任何运行条件下连接牢固，同时力求制造简单、装配方便。

目前，复合材料桨叶叶根采用的连接形式有法兰翻边螺栓连接、直柄抱瓦连接、倒锥式连接、耳插螺栓连接等，上述连接方式多用于复合材料机翼叶片、复合材料风机叶片等狭长型复合材料结构，对舰艇螺旋桨而言，尤其是低噪声的七叶或九叶大侧斜螺旋桨而言，相邻桨叶间型面往往存在交叠现象，且桨毂直径相对较小，采用传统的叶根连接形式，桨叶和桨毂不能很好的满足设计使用要求。

发明内容

本发明为解决传统设计方法设计的叶根连接形式，应用在舰艇螺旋桨中时，相邻桨叶间型面往往存在交叠现象，且桨毂直径相对较小，导致桨叶和桨毂不能满足使用要求的问题，进而提出一种复合材料螺旋桨叶叶根优化设计方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的具体步骤为：

步骤一、将桨毂的顶面直径和底面直径以m倍同时进行增大；

步骤二、将复合材料桨叶均匀排布于增大后的桨毂上，并使用三维实体构型软件绘制复合材料螺旋桨的几何模型；

步骤三、将复合材料螺旋桨的几何模型导入计算流体力学分析软件的前处理器GAMBIT，建立流体域，划分流体网格，构建水动力模型；

步骤四、在已经构建的水动力计算模型基础上，利用基于RANS方程的计算流体动力学方法计算复合材料螺旋桨的水动力性能，

其中RANS方程为：

∂∂t(ρui)+∂∂xj(ρuiuj)=-∂p∂xi+∂∂xj(μ∂ui∂xj-ρui′uj′‾)+Si---(1),]]>