3 / 11
отношение мощности, связанной с силой от колеса
F
, к механической
мощности на валу,
η
=
Fv
v
|
Mω
|
,
где
M
— вращательный момент на валу,
ω
— угловая скорость враще-
ния колеса.
Длительное время их использование было ограничено [7, 8], что
связано, во-первых, с недостаточной надежностью поворотных лопа-
ток, особенно при высоких скоростях вращения колеса, во-вторых,
с тем, что при повышении до 20. . . 30 км/ч скорости судна эффек-
тивность движителя
η
как с поворотными, так и с неподвижными
лопатками обычно существенно снижается. Правда, в настоящее вре-
мя, по-видимому, в связи с достижением предельных характеристик
конкурирующих движителей для тихоходных мелкосидящих судов, от-
мечается некоторый рост интереса к колесным движителям [8].
Принципиальные ограничения эффективности колесного движите-
ля с неподвижными лопатками при высоких скоростях в литературе
практически не описаны. Поэтому представляет значительный инте-
рес изучение и устранение указанных ограничений в целях создания
колесного движителя, эффективного и на высоких, и на низких скоро-
стях судна. Этому и посвящена настоящая работа.
Решалась система уравнений Навье – Стокса для динамики воздуха
и воды как среды с переменной плотностью с учетом силы тяжести
и с моделью турбулентности SST (вариант
k
−
ω
), в приближении изо-
термичности и малости числа Маха по сравнению с единицей [9]:
∂
(
r
α
ρ
α
)
∂t
+
∇ ∙
(
r
α
ρ
α
U) = 0;
∂
(
ρ
U)
∂t
+( U
∙ ∇
)(
ρ
U)
−
μ
eff
ΔU = (
ρ
−
ρ
ref
) g
− ∇
p
0
;
μ
eff
=
μ
+
μ
t
;
p
0
=
p
+
2
3
pk
;
X
α
∇ ∙
(
r
α
U) = 0;
ρ
=
X
α
r
α
ρ
α
, μ
=
X
α
r
α
μ
α
;
∂
(
ρk
)
∂t
+
∂
∂x
j
(
ρU
j
k
) =
∂
∂x
j
μ
+
μ
t
σ
k
3
∂k
∂x
j
+
P
k
−
β
0
ρkω
;
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 1 103