书籍详情
船舶推进器水动力学
作者：董世汤 等编著
出版社：国防工业出版社
出版时间：2009-02-01
ISBN：9787118059366
定价：¥75.00
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内容简介
《船舶推进器水动力学》论述现代船舶推进器理论，它反映了近30年国内外研究工作者的优秀成果，可作为一本现代船舶推进器理论的高等参考书或高等教材。《船舶推进器水动力学》各专题的详细题目可在目录中看到。《船舶推进器水动力学》包含推进器的升力面理论、面元法、空泡流、粘流中的计算流体力学，以及理论设计方法的现代发展趋向。升力面理论述及到螺旋桨和对转螺旋桨的定常与非定常理论，三维条件下厚度影响的精确处理，以及各种近代的螺旋桨尾流模型和涡分离模型。面元法包括了螺旋桨、调距桨和导管推进器的定常与非定常的面元法。空泡螺旋桨表面周围空泡区及桨的水动力预报的数值方法在《船舶推进器水动力学》中也有详细阐述。《船舶推进器水动力学》还有两个特色方面是对螺旋桨在粘流中的计算流体力学（CFD）方法作了介绍，以及对螺旋桨理论设计方法的现代发展趋向也作了介绍。螺旋桨的CFD是近代发展中的一个重要方面。虽然它已可提供很有用的计算手段，这些手段用势流方法是做不到的，但现在在实际螺旋桨设计工作者中，还不普遍熟悉及应用。《船舶推进器水动力学》有一章介绍了计算流体力学的网格生成、湍流模式、数值方法、以及螺旋桨RANS方程的数值求解以计算出螺旋桨在粘流中的性能，它不但可预报螺旋桨的敞水性能并可预报与船体相互作用下的性能。用新型叶剖面设计来改进螺旋桨空化性能，以及用粘流与势流耦合的概念发展新的螺旋桨理论设计方法来提高设计的精确度，也均为当今重要的发展趋势。在《船舶推进器水动力学》最后一章对这两方面作了阐述。由于《船舶推进器水动力学》某些内容涉及到一些比较高深的流体力学基础，这些在大多数流体力学教科书中没有包含。因此《船舶推进器水动力学》有一章作为这方面流体力学的补充知识，以使阅读《船舶推进器水动力学》容易些。
作者简介
暂缺《船舶推进器水动力学》作者简介
目录
第一章 绪论
参考文献
第二章 有关流体力学基础的补充
2.1 柱坐标系及运动坐标系中的流体动力学方程
2.1.1 在与空间固定的坐标系中的方程式
2.1.2 在运动坐标系中的方程式
2.2 从涡量场及速度的散量场确定速度场
2.3 奇点面分布的一些重要特性
2.3.1 源汇分布
2.3.2 偶极子的面分布
2.3.3 涡片
2.3.4 比奥-萨瓦（Biot-Sawart）定律
2.3.5 偶极子片与涡片之间的等价关系
2.4 格林定理（GreensTheorem）的应用
2.5 作用于物体上的定常和非定常的力及力矩
参考文献
第三章 螺旋桨的升力面理论
3.1 概述
3.2 螺旋桨几何形状的数学表达
3.3 螺旋桨的边界条件
3.4 螺旋桨的升力面模型
3.5 考虑叶片厚度的边值问题
3.5.1 常用的处理方法
3.5.2 精细的处理方法
3.6 处理螺旋桨升力面边值问题的概念
3.7 叶面区内的涡系模型及离散化
3.7.1 涡格的生成
3.7.2 叶梢分离涡模型
3.7.3 导边分离涡模型
3.8 尾流区内的涡系模型
3.8.1 详细决定尾涡模型的方法
3.8.2 决定尾涡变形的简化方法
3.9 定常问题涡系的诱导速度计算
3.1 0源分布的诱导速度计算
3.1 1定常问题的正问题求解
3.1 2水动力计算
3.1 3螺旋桨的升力面设计计算方法
3.1 4非定常机翼的涡系
3.1 5螺旋桨非定常升力面模型
3.1 6螺旋桨非定常升力面问题的求解
3.1 6.1 涡格的建立
3.1 6.2 其他叶片（包括它们的尾涡片）上的奇点布置
3.1 6.3 Kutta条件的处理
3.1 6.4 在控制点上的法向诱导速度计算及边值问题的方程式
3.1 6.5 在时域中的分步计算
3.1 7作用于桨叶上的非定常水动力
3.1 7.1 轴承力
3.1 7.2 伴流场的谐调分析
3.1 7.3 轴承力的频率特征及与伴流场的偶合效应
3.1 8升力面理论的准连续计算方法
3.1 9桨毂影响的处理
3.2 0对转螺旋桨的升力面理论计算方法
3.2 0.1 对转螺旋桨定常化的升力面理论计算法
3.2 0.2 均匀来流中对转螺旋桨非定常升力面理论计算法
3.2 0.3 非均匀来流中对转螺旋桨非定常升力面理论计算法
3.2 0.4 对转螺旋桨非定常水动力的频率
3.2 0.5 对转螺旋桨非定常水动力计算
参考文献
第四章 螺旋桨的面元法
4.1 概述
4.2 螺旋桨面元法的基本积分方程及边界条件
4.2.1 螺旋桨定常面元法的基本积分方程及边界条件
4.2.2 螺旋桨非定常面元法的基本积分方程及边界条件
4.3 利用面元法预报螺旋桨定常水动力性能
4.3.1 方程数值离散
4.3.2 压力Kutta条件的实施
4.3.3 面元网格的划分
4.3.4 速度分布和压力分布的计算
4.3.5 螺旋桨水动力性能计算
4.3.6 数值试验
4.3.7 定常面元法的实例计算及验证
4.4 螺旋桨非定常水动力性能预报
4.4.1 数值离散
4.4.2 Kutta条件
4.4.3 非定常面元法数值计算方法的校核
4.5 可调螺距螺旋桨性能和转叶力矩的预报计算
4.5.1 可调螺距螺旋桨转叶力矩的研究
4.5.2 面元法的应用
4.5.3 可调螺距螺旋桨桨叶转角后桨叶剖面的畸变
4.6 导管螺旋桨升力面／面元耦合的水动力计算方法
4.6.1 导管调距桨定常性能数值计算
4.6.2 导管螺旋桨非定常性能数值计算
4.7 导管螺旋桨定常与非定常面元法
4.7.1 导管螺旋桨非定常面元法
4.7.2 导管螺旋桨定常面元法
4.7.3 算例
4.8 螺旋桨与舵相互干扰问题
4.8.1 螺旋桨与舵非定常性能数值计算方法
4.8.2 计算结果及讨论
4.9 面元法在螺旋桨设计问题上的应用
4.9.1 导管螺旋桨升力面／面元耦合设计方法
4.9.2 螺旋桨面元设计方法
参考文献
第五章 基于粘流理论的螺旋桨CFD计算方法
5.1 概述
5.2 流动控制方程
5.3 湍流模型
5.3.1 Baldwin-Lomax（B-L）代数模型
5.3.2 二方程湍流模型——k-ε模型
5.3.3 二方程湍流模型——k-ω模型
5.4 数值离散方法
5.4.1 有限差分法
5.4.2 有限体积法
5.5 数值网格生成
5.5.1 结构网格生成方法
5.5.2 非结构网格生成技术
5.5.3 混合网格生成技术
5.6 一般曲线坐标系下的RANS方程
5.7 RANS方程的数值求解方法
5.7.1 分离解法
5.7.2 投影法
5.7.3 耦合法——人工可压缩性方法
5.8 螺旋桨周围流场及水动力性能预报
5.8.1 螺旋桨流道区域数值网格生成
5.8.2 雷诺平均应力方程（RANS）数值求解
5.8.3 数值算例
5.9 船舶推进器领域CFD技术发展与应用
5.9.1 螺旋桨敞水性能预报
5.9.2 螺旋桨非定常水动力性能预报
5.9.3 导管螺旋桨敞水性能预报
参考文献
第六章 螺旋桨空泡流的势流方法
6.1 概述
6.2 升力面理论在三维机翼空泡计算中的应用
6.2.1 基本假定及几何处理
6.2.2 边值问题
6.2.3 积分方程
6.2.4 数值计算
6.2.5 数值计算中的几个注意点
6.3 升力面理论在螺旋桨空泡计算中的应用
6.3.1 基本假定及几何处理
6.3.2 边值问题
6.3.3 积分方程
6.3.4 数值计算
6.3.5 算例
6.4 面元法在螺旋桨空泡计算中的应用
6.4.1 坐标系与螺旋桨的几何表达
6.4.2 边值问题
6.4.3 数值求解方法
6.4.4 数值计算结果
6.4.5 几点注释
参考文献
第七章 现代船舶推进器的设计方法及其发展趋势
7.1 概述
7.2 新型叶剖面
7.3 新型叶剖面在螺旋桨设计中的应用
7.4 考虑非定常运转的螺旋桨设计
7.5 应用B样条修改叶剖面及螺旋桨设计
7.5.1 应用B样条曲线设计翼剖面
7.5.2 应用B样条曲面设计螺旋桨叶
7.6 应用粘流CFD计算船后推进器的水动力性能
7.7 粘流／势流耦合的船后推进器设计方法
参考文献
附录Ⅰ 直线涡段的诱导速度
附录Ⅱ 源线段的诱导速度
附录Ⅲ 在螺旋桨拱弧面上sA的计算公式
参考文献
第二章 有关流体力学基础的补充
2.1 柱坐标系及运动坐标系中的流体动力学方程
2.1.1 在与空间固定的坐标系中的方程式
2.1.2 在运动坐标系中的方程式
2.2 从涡量场及速度的散量场确定速度场
2.3 奇点面分布的一些重要特性
2.3.1 源汇分布
2.3.2 偶极子的面分布
2.3.3 涡片
2.3.4 比奥-萨瓦（Biot-Sawart）定律
2.3.5 偶极子片与涡片之间的等价关系
2.4 格林定理（GreensTheorem）的应用
2.5 作用于物体上的定常和非定常的力及力矩
参考文献
第三章 螺旋桨的升力面理论
3.1 概述
3.2 螺旋桨几何形状的数学表达
3.3 螺旋桨的边界条件
3.4 螺旋桨的升力面模型
3.5 考虑叶片厚度的边值问题
3.5.1 常用的处理方法
3.5.2 精细的处理方法
3.6 处理螺旋桨升力面边值问题的概念
3.7 叶面区内的涡系模型及离散化
3.7.1 涡格的生成
3.7.2 叶梢分离涡模型
3.7.3 导边分离涡模型
3.8 尾流区内的涡系模型
3.8.1 详细决定尾涡模型的方法
3.8.2 决定尾涡变形的简化方法
3.9 定常问题涡系的诱导速度计算
3.1 0源分布的诱导速度计算
3.1 1定常问题的正问题求解
3.1 2水动力计算
3.1 3螺旋桨的升力面设计计算方法
3.1 4非定常机翼的涡系
3.1 5螺旋桨非定常升力面模型
3.1 6螺旋桨非定常升力面问题的求解
3.1 6.1 涡格的建立
3.1 6.2 其他叶片（包括它们的尾涡片）上的奇点布置
3.1 6.3 Kutta条件的处理
3.1 6.4 在控制点上的法向诱导速度计算及边值问题的方程式
3.1 6.5 在时域中的分步计算
3.1 7作用于桨叶上的非定常水动力
3.1 7.1 轴承力
3.1 7.2 伴流场的谐调分析
3.1 7.3 轴承力的频率特征及与伴流场的偶合效应
3.1 8升力面理论的准连续计算方法
3.1 9桨毂影响的处理
3.2 0对转螺旋桨的升力面理论计算方法
3.2 0.1 对转螺旋桨定常化的升力面理论计算法
3.2 0.2 均匀来流中对转螺旋桨非定常升力面理论计算法
3.2 0.3 非均匀来流中对转螺旋桨非定常升力面理论计算法
3.2 0.4 对转螺旋桨非定常水动力的频率
3.2 0.5 对转螺旋桨非定常水动力计算
参考文献
第四章 螺旋桨的面元法
4.1 概述
4.2 螺旋桨面元法的基本积分方程及边界条件
4.2.1 螺旋桨定常面元法的基本积分方程及边界条件
4.2.2 螺旋桨非定常面元法的基本积分方程及边界条件
4.3 利用面元法预报螺旋桨定常水动力性能
4.3.1 方程数值离散
4.3.2 压力Kutta条件的实施
4.3.3 面元网格的划分
4.3.4 速度分布和压力分布的计算
4.3.5 螺旋桨水动力性能计算
4.3.6 数值试验
4.3.7 定常面元法的实例计算及验证
4.4 螺旋桨非定常水动力性能预报
4.4.1 数值离散
4.4.2 Kutta条件
4.4.3 非定常面元法数值计算方法的校核
4.5 可调螺距螺旋桨性能和转叶力矩的预报计算
4.5.1 可调螺距螺旋桨转叶力矩的研究
4.5.2 面元法的应用
4.5.3 可调螺距螺旋桨桨叶转角后桨叶剖面的畸变
4.6 导管螺旋桨升力面／面元耦合的水动力计算方法
4.6.1 导管调距桨定常性能数值计算
4.6.2 导管螺旋桨非定常性能数值计算
4.7 导管螺旋桨定常与非定常面元法
4.7.1 导管螺旋桨非定常面元法
4.7.2 导管螺旋桨定常面元法
4.7.3 算例
4.8 螺旋桨与舵相互干扰问题
4.8.1 螺旋桨与舵非定常性能数值计算方法
4.8.2 计算结果及讨论
4.9 面元法在螺旋桨设计问题上的应用
4.9.1 导管螺旋桨升力面／面元耦合设计方法
4.9.2 螺旋桨面元设计方法
参考文献
第五章 基于粘流理论的螺旋桨CFD计算方法
5.1 概述
5.2 流动控制方程
5.3 湍流模型
5.3.1 Baldwin-Lomax（B-L）代数模型
5.3.2 二方程湍流模型——k-ε模型
5.3.3 二方程湍流模型——k-ω模型
5.4 数值离散方法
5.4.1 有限差分法
5.4.2 有限体积法
5.5 数值网格生成
5.5.1 结构网格生成方法
5.5.2 非结构网格生成技术
5.5.3 混合网格生成技术
5.6 一般曲线坐标系下的RANS方程
5.7 RANS方程的数值求解方法
5.7.1 分离解法
5.7.2 投影法
5.7.3 耦合法——人工可压缩性方法
5.8 螺旋桨周围流场及水动力性能预报
5.8.1 螺旋桨流道区域数值网格生成
5.8.2 雷诺平均应力方程（RANS）数值求解
5.8.3 数值算例
5.9 船舶推进器领域CFD技术发展与应用
5.9.1 螺旋桨敞水性能预报
5.9.2 螺旋桨非定常水动力性能预报
5.9.3 导管螺旋桨敞水性能预报
参考文献
第六章 螺旋桨空泡流的势流方法
6.1 概述
6.2 升力面理论在三维机翼空泡计算中的应用
6.2.1 基本假定及几何处理
6.2.2 边值问题
6.2.3 积分方程
6.2.4 数值计算
6.2.5 数值计算中的几个注意点
6.3 升力面理论在螺旋桨空泡计算中的应用
6.3.1 基本假定及几何处理
6.3.2 边值问题
6.3.3 积分方程
6.3.4 数值计算
6.3.5 算例
6.4 面元法在螺旋桨空泡计算中的应用
6.4.1 坐标系与螺旋桨的几何表达
6.4.2 边值问题
6.4.3 数值求解方法
6.4.4 数值计算结果
6.4.5 几点注释
参考文献
第七章 现代船舶推进器的设计方法及其发展趋势
7.1 概述
7.2 新型叶剖面
7.3 新型叶剖面在螺旋桨设计中的应用
7.4 考虑非定常运转的螺旋桨设计
7.5 应用B样条修改叶剖面及螺旋桨设计
7.5.1 应用B样条曲线设计翼剖面
7.5.2 应用B样条曲面设计螺旋桨叶
7.6 应用粘流CFD计算船后推进器的水动力性能
7.7 粘流／势流耦合的船后推进器设计方法
参考文献
附录Ⅰ 直线涡段的诱导速度
附录Ⅱ 源线段的诱导速度
附录Ⅲ 在螺旋桨拱弧面上sA的计算公式
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