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第三?/p>
螺旋桨基础理论及水动力特?/p>
关于使用螺旋桨作为船舶推进器的思想很早就已确立,各国发明家先后提出过很多螺?/p>
推进器的设计。在长期的实践过程中,螺旋桨的形状不断改善。自十九世纪后期,各国科?/p>
家与工程师提出多种关于推进器的理论,
早期的推进器理论大致可分为两派?/p>
其中一派认为:
螺旋桨之推力乃因其工作时使水产生动量变化所致,
所以可通过水之动量变更率来计算推力?/p>
此类理论可称为动量理论。另一派则注重螺旋桨每一叶元体所受之力,据以计算整个螺旋?/p>
的推力和转矩,此类理论可称为叶元体理论。它们彼此不相关联,又各能自圆其说,对于?/p>
释螺旋桨性能各有其便利处,然亦各有其缺点?/p>
其后,流体力学中的机翼理论应用于螺旋桨,解释叶元体的受力与水之速度变更关系?/p>
将上述两派理论联系起来而发展成螺旋桨环流理论。从环流理论模型的建立至今已有六十多
年的历史,在不断发展的基础上已日趋完善。尤其近二十年来,由于电子计算机的发展和?/p>
用,使繁复的理论计算得以实现,并促使其不断完善?/p>
虽然动量理论中忽略的因素过多,所得到的结果与实际情况有一定距离,但这个理论能
简略地说明推进器产生推力的原因,某些结论有一定的实际意义,故在本章中先对此种理论
作必要介绍,再用螺旋桨环流理论的观点分析作用在桨叶上的力和力矩,并阐明螺旋桨工作
的水动力特性。至于对环流理论的进一步探讨,将在第十二章中再行介绍?/p>
§
3-1
理想推进器理?/p>
一、理想推进器的概念和力学模型
推进器一般都是依靠拨水向后来产生推力的,而水流受到推进器的作用获得与推力方向
相反的附加速度
(
通常称为诱导速度
)
?/p>
显然推进器的作用力与其所形成的水流情况密切有关?/p>
因而我们可以应用流体力学中的动量定理,研究推进器所形成的流动图案来求得它的水动?/p>
性能。为了使问题简单起见,假定?/p>
?/p>
1
)推进器为一轴向尺度趋于零,水可自由通过的盘,此盘可以拨水向后称为鼓动盘
(
?/p>
有吸收外来功率并推水向后的功?/p>
)
?/p>
?/p>
2
)水流速度和压力在盘面上均匀分布?/p>
?/p>
3
)水为不可压缩的理想流体?/p>
根据这些假定而得到的推进器理论,称为理想推进器理论。它可用于螺旋桨、明轮、喷
水推进器等,差别仅在于推进器区域内的水流断面的取法不同。例如,对于螺旋桨而言,其
水流断面为盘面,对于明轮而言,其水流断面为桨板的浸水板面?/p>
设推进器在无限的静止流体中以速度
V
A
前进,为了获得稳定的流动图案,我们应用运?/p>
转换原理,即认为推进器是固定的,而水流自无穷远前方以速度
V
A
流向推进?/p>
(
鼓动?/p>
)
。图