扭矩平衡式水下航行体推进器设计与数值方法

"水下航行体推进器设计方法研究 (2010年)，作者：蔡吴朋鸟，苏玉民，发表于《哈尔滨工程大学学报》，2010年第4期，doi:10.3969/j.issn.1006-7043.2010.04.004" 本文探讨的是水下航行体，如鱼雷和水下机器人等，如何通过创新的推进器设计方法来确保横向稳定性和防止螺旋桨驱动时的横滚现象。作者提出了一种扭矩平衡式推进系统，该系统主要依靠与保护导管相连的扭曲后置定子来产生反扭矩，以抵消螺旋桨旋转产生的扭矩。这种设计方法的核心是基于面元法（Panel Method）的数值计算，这是一种用于流体动力学分析的技术，尤其适用于处理复杂的流体-固体相互作用问题。 在设计过程中，首先利用面元法理论设计螺旋桨的几何形状，接着通过数值迭代优化导管和后置定子的结构，以实现扭矩平衡。这一过程可能涉及到多个参数的调整，包括螺旋桨叶片数、叶片角、导管形状以及后置定子的扭曲程度等。一旦达到平衡条件，就会进行总推力或总功率的校核，确保推进器性能符合预期。 论文中，作者提供了两个具体的设计案例——某款鱼雷和水下机器人的推进器设计，进一步验证了扭矩平衡式推进器数值设计方法的可行性和效率。通过面元法理论对设计参数进行深入研究，结果显示，这种方法能有效提高推进器的性能，降低航行体在水下运行时的不稳定性，同时减少由于横滚导致的问题。 扭矩平衡的概念在水下航行器设计中至关重要，因为它直接影响到航行体的控制能力和能源效率。通过精确的数值模拟和迭代设计，可以实现推进系统的最优性能，这对于水下航行体的稳定性和任务执行能力具有显著提升作用。这篇论文为水下航行器推进器设计提供了新的思路和技术支持，对于相关领域的科研和工程实践具有重要的参考价值。