CN113553655A - 一种邮轮舵叶翼型选用方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种邮轮舵叶翼型选用方法及系统，其方法包括：确定待选舵叶翼型的多个水动力参数和多个翼型参数；将多个翼型参数、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图；计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值；根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能并确定目标邮轮的舵叶翼型。本发明通过对待选舵叶翼型在不同舵角条件下的仿真，结合速度矢量图和压力云图分析水动力性能，减少了选型过程中经验的依赖，提高了舵叶翼型选用的全面性和匹配度。

Description

一种邮轮舵叶翼型选用方法及系统
技术领域
本发明属于船舶制造和设计技术领域，具体涉及一种邮轮舵叶翼型选用方法及系统。
背景技术
舵是决定操纵性和快速性优劣的主要设备之一，但是目前其设计选型还是沿用传统的方法，即根据已有的母型船资料和经验确定舵的类型和数目，然后依据经验公式和相关规范要求评估水动力性能。传统方法具有局限性：首先依据规范中的经验公式确定的相关参数虽然计算简单，但是得出的结果往往过于保守。其次传统选型方法未对不同舵叶翼型剖面的水动力性能进行模拟仿真，只是依赖母型船的数据以确定舵叶翼型，导致选型全面性不足。
发明内容
为了减少现有邮轮舵叶翼型在选型过程中依赖经验、全面性不足等问题，在本发明的第一方面提供了一种邮轮舵叶翼型选用方法，包括：确定每一个待选舵叶翼型的多个水动力参数和多个翼型参数；将多个翼型参数、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图；计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值；根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能；根据目标邮轮的需求和每一个待选舵叶翼型的水动力性能确定目标邮轮的舵叶翼型。
在本发明的一些实施例中，所述将多个翼型参数值、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图包括如下步骤：
确定待选舵叶翼型仿真环境下的流场和网格划分方式；
将多个翼型参数值、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，利用计算流体力学软件对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每个待选舵叶翼型在相同流场下的速度矢量图和压力分布图。
在本发明的一些实施例中，所述计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值包括如下步骤：
确定来流速度、舵叶攻角的范围和步进角；
保持来流速度不变并设置舵叶攻角的初始值，按1个步进角的幅度逐步增大舵叶攻角，计算每个舵叶攻角条件下的输出参数的仿真值；
根据每个输出参数的多个仿真值绘制其相应的曲线图。
在本发明的一些实施例中，所述根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能包括如下步骤：
根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图评估其升力随舵角变化趋势；根据每一个待选舵叶翼型对应的压力分布图评估其强度要求和/或升力随压力分布变化趋势；根据所述输出参数的仿真值评估每一个待选舵叶翼型的升力系数、升阻比和法向力系数随舵角变化趋势。
进一步的，所述根据目标邮轮的需求和每一个待选舵叶翼型的水动力性能确定目标邮轮的舵叶翼型包括如下步骤：根据目标邮轮的航行区域确定其水动力性能的匹配目标，所述匹配目标包括舵杆扭矩、操作性和强度的要求；根据每一个待选舵叶翼型的升力随舵角变化趋势、强度要求和/或升力随压力分布变化趋势，以及升力系数、升阻比和法向力系数随舵角变化趋势匹配所述目标邮轮的舵杆扭矩、操作性和强度的要求；从多个待选舵叶翼型中选取与匹配目标的匹配度最高的待选舵叶翼型，将其作为目标邮轮的舵叶翼型。
在上述实施例中，所述确定待选舵叶翼型的多个水动力参数包括如下步骤：根据RANS方程和SST k－ω模型确定待选舵叶翼型的多个水动力参数。
本发明的第二方面，提供了一种邮轮舵叶翼型选用系统，包括第一确定模块、仿真模块、计算模块、评估模块、第二确定模块，所述第一确定模块，用于确定每一个待选舵叶翼型的多个水动力参数和多个翼型参数；所述仿真模块，用于将多个翼型参数、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图；所述计算模块，用于计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值；所述评估模块，用于根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能；所述第二确定模块，用于根据目标邮轮的需求和每一个待选舵叶翼型的水动力性能确定目标邮轮的舵叶翼型。
进一步的，所述评估模块包括第一评估模块、第二评估模块、第三评估模块，所述第一评估模块，用于根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图评估其升力随舵角变化趋势；所述第二评估模块，用于根据每一个待选舵叶翼型对应的压力分布图评估其强度要求和/或升力随压力分布变化趋势；所述第三评估模块，用于根据所述输出参数的仿真值评估每一个待选舵叶翼型的升力系数、升阻比和法向力系数随舵角变化趋势。
本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面提供的方法。
本发明的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面提供的方法。
本发明的有益效果是：
1.传统舵叶选型通过经验公式和母型船数据确定，方法具有一定局限性。本发明通过不同攻角下的升力系数和阻力系数，对不同剖面类型和厚度比的翼型，结合速度矢量图和压力云图分析水动力性能，并与理论计算数据和实船数据进行比较。从而减少了对经验公式或数据的依赖，提高了舵叶翼型选用的全面性和匹配度。
附图说明
图1为本发明的一些实施例中的邮轮舵叶翼型选用方法的基本流程图；
图2为本发明的一些实施例中的部分仿真条件示意图；
图3为本发明的一些实施例中的NACA0018翼型在舵角为30°时的速度矢量图；
图4为本发明的一些实施例中的NACA0018翼型在舵角为35°时的速度矢量图；
图5为本发明的一些实施例中的NACA0020翼型在舵角为30°时的速度矢量图；
图6为本发明的一些实施例中的NACA0020翼型在舵角为35°时的速度矢量图；
图7为本发明的一些实施例中的NACA0018翼型在舵角为30°时的压力云图；
图8为本发明的一些实施例中的NACA0020翼型在舵角为35°时的压力云图；
图9为本发明的一些实施例中的高效翼型在舵角为30°时的速度矢量图；
图10为本发明的一些实施例中的高效翼型在舵角为35°时的速度矢量图；
图11为本发明的一些实施例中的高效翼型在舵角为30°时的压力云图；
图12为本发明的一些实施例中的高效翼型在舵角为35°时的压力云图
图13为本发明的一些实施例中的不同舵叶翼型下升力系数随舵角变化趋势图；
图14为本发明的一些实施例中的不同舵叶翼型下阻力系数随舵角变化趋势图；
图15为本发明的一些实施例中的不同舵叶翼型下法向力系数随舵角变化趋势图；
图16为本发明的一些实施例中的不同舵叶翼型下升阻比随舵角变化趋势图；
图17为本发明的一些实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
参考图1，在本发明的第一方面提供了一种邮轮舵叶翼型选用方法，包括：S100.确定每一个待选舵叶翼型的多个水动力参数和多个翼型参数；
S200.将多个翼型参数、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图；
S300.计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值；
S400.根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能；
S500.根据目标邮轮的需求和每一个待选舵叶翼型的水动力性能确定目标邮轮的舵叶翼型。
参考图2，在本发明的一些实施例的步骤S200中，所述将多个翼型参数值、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图包括如下步骤：
S201.确定待选舵叶翼型仿真环境下的流场和网格划分方式；
S202.将多个翼型参数值、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，利用计算流体力学软件对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每个待选舵叶翼型在相同流场下的速度矢量图和压力分布图。
具体地，选取剖面为NACA0018和NACA0020的两种不同厚度的舵叶翼型作为研究对象，最大相对厚度分别为18％和20％，在CAD软件中完成舵叶建模，两种翼型的展长h均为350mm，弦长b均为240mm，展弦比λ＝h/b为1.46，在ICEM CFD中完成计算域设置和网格划分，划分后的非结构网格数量约为 240万。
将计算域设置为圆柱形，如图2所示，其中流场直径为10倍弦长，将左侧边界定义为Inlet(入口)，入口设置为速度入口，b定义为舵叶的弦长，流速为7.8m/s，方向垂直入口面，舵叶前端导缘与入口面距离为4倍弦长 (4b)。将右侧边界定义为Outlet(出口)，出口设置为压力出口，压力为未扰动时的边界压力，舵叶(对应图中的Rudder)后端导缘与出口面距离为 5倍弦长(5b)，默认在该处流动已经充分发展。计算域的外边界距离舵叶中心线距离为5倍弦长，速度和主流速度一致，舵叶表面定义为无滑移且不可穿透的边界条件。
可选的，计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)软件包括ANSYSFluent、CFX、STAR－CCM+、Comsol、OpenFOAM、Phoenics等。可根据流体动力学软件的各自的优劣势选择其中的相应模块以实现本发明中S100至S500的步骤。
参考图13至图16，在本发明的一些实施例的步骤S300中，所述计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值包括如下步骤：
S301.确定来流速度、舵叶攻角的范围和步进角；
S302.保持来流速度不变并设置舵叶攻角的初始值，按1个步进角的幅度逐步增大舵叶攻角，计算每个舵叶攻角条件下的输出参数的仿真值；
S303.根据每个输出参数的多个仿真值绘制其相应的曲线图。
具体地，仿真计算来流速度为7.8m/s，对舵叶从0°到40°攻角范围内每间隔5°进行一次模拟计算，将测得的水动力系数绘制为曲线图。
参考图3至图16，在本发明的一些实施例的步骤S400中，所述根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能包括如下步骤：
S401.根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图评估其升力随舵角变化趋势；S402.根据每一个待选舵叶翼型对应的压力分布图评估其强度要求和/或升力随压力分布变化趋势；S403.根据所述输出参数的仿真值评估每一个待选舵叶翼型的升力系数、升阻比和法向力系数随舵角变化趋势。
在一个实施例的S401至S402步骤中，具体评估步骤如下：
(1)如图3－图6速度矢量图所示，随着舵角的增大，背流面处的水流与叶面逐渐分离，NACA0018翼型在35°舵角时尾部已经产生涡流，随着舵角变大涡流半径也逐渐变大，而NACA0020翼型在35°舵角时并未产生涡流，说明相对厚度较大的翼型，产生尾部涡流的舵角较大，涡流分布范围较小，大舵角对升力的影响越小；
(2)如图7－图8压力云(压力分布)图所示，随着舵角的增大，作用在舵叶表面压力中心逐渐远离舵缘向舵叶中部移动，涡流在NACA0018翼型背流面尾部产生的压力的明显大于NACA020翼型，压力过高会导致大舵角时的升力性能下降；
(3)如图9－图10高效翼型速度矢量图所示，由于最大厚度更靠近舵首缘且尾部收缩剧烈，相比与两种NACA翼型，高效翼型在30°舵角时背流面尾部已经出现水流分离，并且随着舵角增大尾部涡流半径也逐渐增大，导致大舵角时对升力性能的影响越大；
(4)如图11－图12高效翼型压力云图所示，随着舵角增大，翼型表面压力中心产生后移，相比与NACA翼型，背流面尾部涡流对高效翼型尾部的压力作用更加明显，对翼型尾部强度要求较高。
进一步的，在步骤S403中，具体评估步骤如下：(1)从图13和图14 中可以看出，三种翼型随着舵角增大升力系数先增大后减小，迎流面积逐渐增大导致阻力系数一直保持增大。在小舵角前，对不同NACA翼型升力和阻力的CFD仿真与理论计算结果误差较小，厚度比对NACA系列翼型的升力和阻力影响较小。随着舵角的逐渐增大，尾部涡流的产生对舵叶的升力产生较大影响，而对舵叶阻力未有太大影响，相比于NACA翼型，优化后的高效翼型升力提高了10％－20％，阻力提高了20％－45％，这样不能直接体现出高效舵的水动力性能优劣。
(2)升阻比综合反映升力与阻力对水动力性能的影响，从图16中可以看出，全舵角范围内NACA翼型比高效翼型升阻比平均高出25％，而NACA翼型在0°－10°范围内翼型相对厚度越大升阻比越小，30°－40°范围内，相对厚度大的翼型升阻比越大。
(3)法向力系数反映了舵效的优劣，从图15中可以看出随着舵角的增大，高效翼型相对于NACA翼型舵效提高了15％－50％，说明高效翼型的舵效优于NACA翼型。当舵角超过30°以后，NACA0020翼型舵效比NACA0018翼型提高10％－15％，说明大舵角时，相对厚度大的翼型舵效更优。
进一步的，在上述步骤S401－S403的基础上，相应地，步骤S500中，所述根据目标邮轮的需求和每一个待选舵叶翼型的水动力性能确定目标邮轮的舵叶翼型包括如下步骤：S501.根据目标邮轮的航行区域确定其水动力性能的匹配目标，所述匹配目标包括舵杆扭矩、操作性和强度的要求；S502. 根据每一个待选舵叶翼型的升力随舵角变化趋势、强度要求和/或升力随压力分布变化趋势，以及升力系数、升阻比和法向力系数随舵角变化趋势匹配所述目标邮轮的舵杆扭矩、操作性和强度的要求；S503.从多个待选舵叶翼型中选取与匹配目标的匹配度最高的待选舵叶翼型，将其作为目标邮轮的舵叶翼型。
具体地，舵的选型应贯穿船舶设计的总体过程，应根据船舶的总体性能要求展开。本发明以某极地邮轮为例进行选型计算，其船舶主尺度和舵参数见表1：
船舶主尺度 数值 舵设备参数 数值
总长L/m 104.4 面积A<sub>R</sub>/m<sup>2</sup> 8.4
垂线间长L<sub>bp</sub>/m 100.2 弦长b/m 2.4
设计水线长L<sub>w</sub>/m 18.4 展长h/m 3.6
型深D/m 8.2 展弦比λ 1.46
型宽B/m 18.4 舵角α/° ±45
设计吃水d/m 5.3 平衡比σ 0.3125
以NACA0018翼型数据作为传统方法计算的参数，通过传统方法和CFD 仿真计算得到的最大舵杆扭矩见表2：
Figure RE-GDA0003277700830000091
从表2中可以看出，所有方法得出的舵杆扭矩均满足设计扭矩要求，水动力仿真得出的数据比公式法换算得出的舵杆扭误差更小，高效翼型的扭矩比两种NACA翼型的扭矩仿真结果更大，对船舶快速性需求更有优势，两种 NACA翼型计算得到的的扭矩差距不大。由于极地邮轮常航行在极地海域，为防止邮轮在冰区航行时由于低速而受困于冰区，要求船舶航速不得低于5节，并且还要频繁进出港口，因此相对于快速性而言对船舶的操纵性有更高的要求。此外航行在极地时由于浮冰作用，对舵叶表面的强度提出更高要求，因此排除高效翼型。
综合考虑，NACA0020翼型在满足设计扭矩的前提下，相比于NACA0018 翼型，大舵角时受尾部涡流影响较小，在舵叶背流面压力较小，水动力性能更好；相比于高效翼型，虽然升力性能略低，但是阻力却更小，升阻比更优，尾部涡流对背流面压力作用较小，更适合对操纵性和舵面强度要求高的船舶。
在上述实施例中，所述确定待选舵叶翼型的多个水动力参数包括如下步骤：根据RANS方程和SST k－ω模型确定待选舵叶翼型的多个水动力参数。可选的，所述多个水动力参数包括升力系数、阻力系数、法向力系数，所述多个翼型参数包括舵叶的最大相对厚度、展长和弦长。
实施例2
本发明的第二方面，提供了一种邮轮舵叶翼型选用系统1，包括第一确定模块11、仿真模块12、计算模块13、评估模块14、第二确定模块15，所述第一确定模块11，用于确定每一个待选舵叶翼型的多个水动力参数和多个翼型参数；所述仿真模块12，用于将多个翼型参数、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图；所述计算模块13，用于计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值；所述评估模块14，用于根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能；所述第二确定模块15，用于根据目标邮轮的需求和每一个待选舵叶翼型的水动力性能确定目标邮轮的舵叶翼型。
进一步的，所述评估模块14包括第一评估模块、第二评估模块、第三评估模块，所述第一评估模块，用于根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图评估其升力随舵角变化趋势；所述第二评估模块，用于根据每一个待选舵叶翼型对应的压力分布图评估其强度要求和/或升力随压力分布变化趋势；所述第三评估模块，用于根据所述输出参数的仿真值评估每一个待选舵叶翼型的升力系数、升阻比和法向力系数随舵角变化趋势。
实施例3
本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面提供的方法。
参考图17，电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O) 接口505也连接至总线504。
通常以下装置可以连接至I/O接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图17示出了具有各种装置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图17中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从ROM 502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD－ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++、Python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种邮轮舵叶翼型选用方法，其特征在于，包括：
确定每一个待选舵叶翼型的多个水动力参数和多个翼型参数；
将多个翼型参数、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图；
计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值；
根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能；
根据目标邮轮的需求和每一个待选舵叶翼型的水动力性能确定目标邮轮的舵叶翼型。
2.根据权利要求1所述的邮轮舵叶翼型选用方法，其特征在于，所述将多个翼型参数值、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图包括如下步骤：
确定待选舵叶翼型仿真环境下的流场和网格划分方式；
将多个翼型参数值、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，利用计算流体力学软件对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每个待选舵叶翼型在相同流场下的速度矢量图和压力分布图。
3.根据权利要求1所述的邮轮舵叶翼型选用方法，其特征在于，所述计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值包括如下步骤：
确定来流速度、舵叶攻角的范围和步进角；
保持来流速度不变并设置舵叶攻角的初始值，按1个步进角的幅度逐步增大舵叶攻角，计算每个舵叶攻角条件下的输出参数的仿真值；
根据每个输出参数的多个仿真值绘制其相应的曲线图。
4.根据权利要求1所述的邮轮舵叶翼型选用方法，其特征在于，所述根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能包括如下步骤：
根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图评估其升力随舵角变化趋势；
根据每一个待选舵叶翼型对应的压力分布图评估其强度要求和/或升力随压力分布变化趋势；
根据所述输出参数的仿真值评估每一个待选舵叶翼型的升力系数、升阻比和法向力系数随舵角变化趋势。
5.根据权利要求4所述的邮轮舵叶翼型选用方法，其特征在于，所述根据目标邮轮的需求和每一个待选舵叶翼型的水动力性能确定目标邮轮的舵叶翼型包括如下步骤：
根据目标邮轮的航行区域确定其水动力性能的匹配目标，所述匹配目标包括舵杆扭矩、操作性和强度的要求；
根据每一个待选舵叶翼型的升力随舵角变化趋势、强度要求和/或升力随压力分布变化趋势，以及升力系数、升阻比和法向力系数随舵角变化趋势匹配所述目标邮轮的舵杆扭矩、操作性和强度的要求；
从多个待选舵叶翼型中选取与匹配目标的匹配度最高的待选舵叶翼型，将其作为目标邮轮的舵叶翼型。
6.根据权利要求1－5中任一项所述的邮轮舵叶翼型选用方法，其特征在于，所述确定待选舵叶翼型的多个水动力参数包括如下步骤：根据RANS方程和SST k－ω模型确定待选舵叶翼型的多个水动力参数。
7.一种邮轮舵叶翼型选用系统，其特征在于，包括第一确定模块、仿真模块、计算模块、评估模块、第二确定模块，
所述第一确定模块，用于确定每一个待选舵叶翼型的多个水动力参数和多个翼型参数；
所述仿真模块，用于将多个翼型参数、所述多个水动力参数分别作为输入参数和输出参数，对多个待选舵叶翼型进行仿真，得到每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图和压力分布图；
所述计算模块，用于计算每一个待选舵叶翼型在不同舵角条件下的输出参数的仿真值；
所述评估模块，用于根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图、压力分布图和输出参数的仿真值，以评估每一个待选舵叶翼型的水动力性能；
所述第二确定模块，用于根据目标邮轮的需求和每一个待选舵叶翼型的水动力性能确定目标邮轮的舵叶翼型。
8.根据权利要求7所述的邮轮舵叶翼型选用系统，其特征在于，所述评估模块包括第一评估模块、第二评估模块、第三评估模块，
所述第一评估模块，用于根据每一个待选舵叶翼型对应的水流矢量分布图评估其升力随舵角变化趋势；
所述第二评估模块，用于根据每一个待选舵叶翼型对应的压力分布图评估其强度要求和/或升力随压力分布变化趋势；
所述第三评估模块，用于根据所述输出参数的仿真值评估每一个待选舵叶翼型的升力系数、升阻比和法向力系数随舵角变化趋势。
9.一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至6中任一项所述的基邮轮舵叶翼型选用方法。
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的邮轮舵叶翼型选用方法。
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