水上的速度扩展
摘要：完全浸没螺旋桨性能的尺寸分析结合有限的实验数据自上世纪50年代起就已可使用。本文提出了两个新的与尺寸无关的水动力预测方法，用于相对性能较好的浸没和穿越水面的螺旋桨。较大的p/D (俯仰直径比) 对于螺旋桨的峰值效率和较高速度更为有利；较小的p/D 对于在低速下承载负荷更为有利。这与通常的建议——尽可能缓慢地摆动较大直径的螺旋桨——相冲突，因为直径 D 具有尺寸，而 p/D 是无量纲的，有用的水动力建议必须以无量纲变量给出。对于穿越水面的情况，我将我的尺度预测与经验数据进行比较，以每个类别的一个案例作为基准。一种尺度定律允许根据存在基线的主轴马力和主轴转速等变量来预测螺旋桨直径。第二个预测是通过洛德数尺度推断的，它允许根据主轴马力（shp）和重量来预测船速，在已知存在于同一类阻力系数基线中的情况下。我还讨论了现有可用的穿越水面螺旋桨数据，并将这些数据与典型的竞争数据和速度记录进行比较。在p/D比例的背景下，我讨论了过高和过低齿轮比的限制。我首次指出了为了实现最佳加速度和最高速度而设置穿越水面螺旋桨前缘翼型的基本要求。最后，我利用涡尖的循环守恒和涡张力来提供了无量纲漩涡的定性图像，解释穿越水面螺旋桨中叶片通风的物理原理。
作者：Joseph L. McCauley
论文ID：1602.00900
分类：Popular Physics
分类简称：physics.pop-ph
提交时间：2019-02-14