基本介紹
- 中文名：涵道螺旋槳
- 外文名：Ducted Propeller
- 定義：被涵道包圍的螺旋槳系統
- 特點：氣動效率高、噪聲低、安全性高
- 套用領域：輪船、飛行器等
- 設計方法：葉素理論和片條理論法等
簡介,動量理論,設計過程,
簡介
涵道螺旋槳是指被涵道包圍的螺旋槳系統，具有高的氣動效率，並具有氣動噪聲低、安全性高等優點，已經被廣泛用於輪船、特種飛行器、潛艇等軍事及民用領域。
涵道螺旋槳工作時，氣流連續不斷從涵道入口通過螺旋槳，並在槳盤處加速增壓後，以高速高壓的狀態流出涵道，並產生反作用推力。涵道螺旋槳的推力大小與通過槳盤的空氣流量和涵道內外流速相關。
目前，涵道螺旋槳的設計方法主要有：葉素理論和片條理論法；利用升力線( 面) 和面元法耦合計算涵道螺旋槳的內部流場特性，預測涵道螺旋槳的定常與非定常性能以及基於動量源項法對涵道螺旋槳的流場進行CFD模擬與驗證的方法等。
由於涵道與螺旋槳之間相互干擾的複雜性，涵道螺旋槳的設計通常需要較多經驗與較長時間。在設計涵道螺旋槳時，如果有類似的槳存在，則可以基於現有類似的槳進行相似設計或最佳化設計。但是，如果是設計全新的槳，沒有適當的參考方案，如何確定一個較合適的初步外形開展方案分析或最佳化設計就需要適用的方法。目前的方法還不夠成熟。在現有工程設計方法中，比較有代表性的方法是首先根據經驗假定槳盤直徑和輪轂比，然後根據動量定理確定質量流量，並結合自由渦流徑向載荷分布進行方案設計。這類方法的主要問題是需要很多經驗才能確定槳葉直徑、輪轂比等關鍵參數，設計經驗較少的人員使用起來不夠方便。
動量理論
涵道螺旋槳設計理論基礎中最重要的是動量理論。動量理論是由Rankine和R.E.Froude在19世紀提出的，以氣流通過槳盤的動量和能量變化作為依據。動量理論的基本假定如下：
涵道螺旋槳的軸向流動
涵道螺旋槳的軸向流動（1）氣流是不可壓縮、無粘性的理想流體；
（2）將螺旋槳看作一個前進的葉片數無限多的槳盤，氣流連續地通過槳盤，在槳盤上產生的拉力均勻分布，槳盤的前後存在壓差，但槳盤前後的軸向速度相等（不考慮槳盤的厚度）；
（3）動量是均勻、軸對稱的，通過槳盤氣流無旋轉。
涵道螺旋槳的軸向流動如右圖所示。
設計過程
涵道螺旋槳系統中的螺旋槳與軸流式風機葉輪的工作情況類似。理論與工程實踐表明，以軸流風機的葉素理論進行槳葉的初步設計可以得到比較滿意的結果。若採用軸流風機的葉素理論進行設計，需確定通過槳盤的流量與槳盤的壓力增量。
