(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211190018.3 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 伍锐　季盛　刘恒　曹琳琳　 吴大转　 (74)专利代理 机构 杭州天勤知识产权代理有限 公司 33224 专利代理师 彭剑 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 113/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种针对非均匀来流推进器性能试验的轴 向伴流模拟方法 (57)摘要 本发明公开了一种针对非均匀来流推进器 性能试验的轴向伴流模拟方法， 包括： (1)采用四 边型蜂窝三维结构作为伴流模型的结构， 建立伴 流模型尺寸与伴流分数大小对应的函数关系； (2)基于船艉目标伴流等值图， 将伴流区域划分 成四边形网格； (3)提取四边形网格的节点坐标 信息， 利用函数关系将节点向临近推进一个、 两 个或者四个节 点， 生成三维建模 软件所需的节点 坐标格式文件； (4)进行三维建模； (5)对建好的 三维模型进行数值计算， 并调整网格大小直至得 到精度满足要求的伴流模型； (6)采用3D打印技 术打印伴流模 型。 本发明可以快速准确的得到目 标伴流场， 可适用于各种尺度大小的水池、 空泡 水筒或水槽开展非均匀来 流推进器性能试验。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115481583 A 2022.12.16 CN 115481583 A 1.一种针对非均匀来流推进器性能试验的轴向伴流模拟方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： (1)采用四边型蜂窝三维结构作为伴流模型的结构， 对伴流模型所产生的流场信息进 行数值计算分析， 将数值计算结果与试验测量值进行对比， 矫正计算方法后计算不同尺寸 的伴流模型所诱导的流场， 建立 伴流模型的尺寸与伴 流分数大小对应的函数关系； (2)基于船艉目标伴流等值图， 提取伴流区域边界和等值线 几何坐标信息， 以此作为控 制伴流分数大小的边界条件， 并基于数值网格生成方法， 将伴流区域划分成同尺寸四边形 网格； (3)提取四边形网格的节点坐标信息， 利用步骤(1)得到的函数关系将节点向临近推进 一个、 两个或者四个节点， 生成三维建模软件所需的节点 坐标格式文件； (4)在三维建模软件中依次导入节点坐标信息， 将坐标点按顺序相连成线， 再进行拉伸 成面， 最后进行面加厚处 理； (5)对三维建模软件建好的三维模型进行数值计算， 将计算得到的伴流分布与目标伴 流进行对比， 如有误差， 则细微调整三维建模软件所需的节点坐标， 重复步骤(4)～(5)， 直 至得到精度满足要求的伴 流模型； (6)采用3D打印技 术打印伴 流模型， 以获得低噪声目标伴 流场。 2.根据权利要求1所述的针对非均匀来流推进器性能试验的轴向伴流模拟方法， 其特 征在于， 步骤(1)中， 建立 伴流模型的尺寸与伴 流分数大小对应的函数关系如下： wx＝2.11‑1.02* λ +0.21 1* λ2‑0.016* λ3 其中， λ为四边型蜂窝的网格孔厚比， λ＝d/b， d为网格孔径， b为网格壁厚， b≥0.3mm， 1.5≤ λ≤6.5。 3.根据权利要求2所述的针对非均匀来流推进器性能试验的轴向伴流模拟方法， 其特 征在于， 函数关系的限制条件为： b+d的值为0.0075D～0.02D， 伴流模型与推进器转子盘面 的距离为0.02D～ 2D， 其中， D为推进器转子直径。 4.根据权利要求2所述的针对非均匀来流推进器性能试验的轴向伴流模拟方法， 其特 征在于， 建立 伴流模型的尺寸与伴 流分数大小对应的函数关系具体过程 为： 基于Realizable  k‑ε湍流模型， 应用计算流体力学软件对λ＝2.0的伴流模型进行流场 计算， 与实验结果对比后修正数值计算方法； 最后采用修正后的数值计算方法计算不同λ下 伴流分数的值， 经 数据拟合得到 λ与wx函数关系。 5.根据权利要求1所述的针对非均匀来流推进器性能试验的轴向伴流模拟方法， 其特 征在于， 步骤(2)的具体过程 为： 将船艉目标伴流等值图放入作图软件中， 缩放至实验用大小， 描绘出等值边界线， 接着 提取等值线几何坐标信息， 以此作为控制孔厚比的初始区域 边界； 将初始区域边界向伴流区域内平移0.5mm， 构成新的区域边界； 然后， 采用四边型网格 对新区域边界内的伴流区域进行划分， 初始网格划分尺寸为b+d＝0.01D； 对网格节点进行 编号并提取几何坐标信息保存。 6.根据权利要求1所述的针对非均匀来流推进器性能试验的轴向伴流模拟方法， 其特 征在于， 步骤(3)中， 将节点向临近推进一个、 两个或者四个节点的依据为： 当节点1位于新区域边界线的交点时， 其坐标点记为(x1,y1)， 将该节点向临近推进一个权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115481583 A 2节点， 生成新的一个节点1 ‑1， 坐标点记为(x1‑1,y1‑1)； 当节点2位于新区域边界线上的网格节点 处， 其坐标点记为(x2,y2)， 将该节点向临近推 进两个节点， 生成新的节点2 ‑1和节点2 ‑2， 对应的坐标点分别记为(x2‑1,y2‑1)、 (x2‑2,y2‑2)； 当节点3位于伴流区域内网格节点 处， 其坐标点记为(x3,y3)， 将该节点向临近推进四个 节点， 生成新的节点3 ‑1、 节点3‑2、 节点3‑3和节点3‑4， 对应的坐标点分别记为(x3‑1,y3‑1)、 (x3‑2,y3‑2)、 (x3‑3,y3‑3)、 (x3‑4,y3‑4)； 当节点4位于伴流分数为wx,b的区域内， 但等值边界曲线穿过其所在的网格， 其坐标点 记为(x4,y4)， 该节点向临近推进四个节点， 生成新的节点4 ‑1、 节点4‑2、 节点4‑3和节点4 ‑4， 对应的坐标点分别记为(x4‑1,y4‑1)、 (x4‑2,y4‑2)、 (x4‑3,y4‑3)、 (x4‑4,y4‑4)。 7.根据权利要求6所述的针对非均匀来流推进器性能试验的轴向伴流模拟方法， 其特 征在于， 节点1 ‑1与节点1的坐标关系为： x1‑1＝x1+dx y1‑1＝y1+dy 其中， dx＝0.5ba， dy＝0.5ba， da＝ λaba； 该区域伴流分数为 wx,a， 对应的孔厚比为 λa， 则网格孔径为da， 网格壁厚为ba。 8.根据权利要求7所述的针对非均匀来流推进器性能试验的轴向伴流模拟方法， 其特 征在于， 节点2 ‑1、 节点2‑2与节点2的坐标关系分别为： x2‑1＝x2+dx y2‑1＝y2‑dy x2‑2＝x2+dx y2‑2＝y2+dy 式中， dx和dy均为0.5ba。 9.根据权利要求8所述的针对非均匀来流推进器性能试验的轴向伴流模拟方法， 其特 征在于， 节点3 ‑1、 节点3‑2、 节点3‑3、 节点3‑4与节点3的坐标关系分别为： x3‑1＝x3‑dx y3‑1＝y3‑dy x3‑2＝x3‑dxy 3‑2＝y3+dy x3‑3＝x3+dx y3‑3＝y3+dy x3‑4＝x3+dx y3‑4＝y3‑dy 式中， dx和dy均为0.5ba。 10.根据权利要求9所述的针对非均匀来流推进器性 能试验的轴向伴流模拟方法， 其特 征在于， 节点4 ‑1、 4‑2与节点4的坐标关系同节点3 ‑1、 3‑2与节点3的坐标关系； 对于节点4 ‑3 和节点4‑4， 首先判定节点 4与等值边界曲线的最短直线距离L与初始网格划分尺寸的关系： 如果L＞0.005D， 则节点4 ‑3、 节点4‑4与节点4的坐标关系同节点3 ‑3、 节点3‑4与节点3 的坐标关系， dx＝dy＝0.5bb； bb为伴流分数为 wx,b区域的网格壁厚； 如果L＜0.005D， 则节点4 ‑3、 节点4‑4与节点4的坐标关系同节点3 ‑3、 节点3‑4与节点3 的坐标关系， 但dx＝dy＝0.5bc； bc为伴流分数为 wx,c区域的网格壁厚； 如果L＝0.005D， 则节点4 ‑3、 节点4‑4与节点4的坐标关系同节点3 ‑3、 节点3‑4与节点3 的坐标关系， 但dx＝dy＝(0.5bb+0.5bc)/2。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115481583 A 3