Design of Energy Saving Rudder Geometries in the Propeller Slipstream

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Details

Project title

Code/計畫編號

NSC95-2221-E019-077

Translated Name/計畫中文名

螺槳跡流中的節能舵形設計

Project Coordinator/計畫主持人

Ching-Yeh Hsin

Funding Organization/主管機關

National Science and Technology Council

Department/Unit

Department of Systems Engineering and Naval Architecture

Website

https://www.grb.gov.tw/search/planDetail?id=1311152

Year

2006

Start date/計畫起

01-08-2006

Expected Completion/計畫迄

01-07-2007

Bugetid/研究經費

625千元

ResearchField/研究領域

機械工程

" 近年來，一方面由於船舶載重的增加，使得螺槳負荷大幅增加，造成舵空化與侵蝕的問題；另一方面，由於油價的高漲、環保的要求，造成螺槳與舵系統節能的設計要求；因此近年來舵的設計偏重於在大攻角下如何減少空化的產生，以及如何整合螺槳與舵，達到節能的效果。本研究基於此，提出解析螺槳與舵流場的計算方法，並對於螺槳跡流中的舵形進行最佳化設計。我們將應用含船體以及其與螺槳交互作用的流場作為入流，並考量螺槳的葉尖渦與轂渦，以及舵面的空化，進行螺槳與舵流場的計算。對於螺槳葉尖渦與轂渦的計算，將考慮螺槳與其跡流的交互作用，並比對黏性流螺槳流場計算結果，進行幾何與強度的修正。對於舵形幾何的設計，本計畫將採取扭曲舵設計的觀念，並加入翼型的最佳化。本計畫將應用基於拉格朗日乘數法的簡約梯度法，對於舵形斷面進行最佳化設計。此最佳化問題的限制條件為給定的攻角與阻力係數，而目標函數為最小空化的設計。本計畫將達成兩項重要成果：即有效率的計算考量船體效應的螺槳與舵流場，並對於螺槳跡流中的舵進行節能與減少空化的舵形設計。成果將有助於日後繼續發展節能螺槳與舵系統的設計，而此設計方法亦可應用於船艉跡流中的節能螺槳等其他節能裝置。 "

Keyword(s)

螺槳
舵
節能
計算流力
邊界元素法
RANS
最佳化方法
拉格朗日乘數法
簡約梯度法

DSpace CRIS

Design of Energy Saving Rudder Geometries in the Propeller Slipstream

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