Бул изилдөө абада да, сууда да өз-өзүнчө иштөөгө арналган үч канаттуу кайчылаш-чөйрө пропеллеринин түртүү көрсөткүчү менен түзүмдүк ишенимдүүлүгүн бир инженердик чынжырда баалайт. Кайчылаш-чөйрө пропеллери тыгыздык жана гидродинамикалык жүк шарттары кескин айырмаланган аба жана суу чөйрөлөрүндө иштей алышы керек болгон түртүү элементи болуп саналат. Изилдөөчүлөр адегенде Канат Элементинин Импульс Теориясы (Blade Element Momentum Theory, BEMT) аркылуу талапкер геометрияларды тез ылгап, андан соң тандалган геометрия үчүн Эсептөө Суюктуктар Динамикасын (Computational Fluid Dynamics, CFD) колдонуп үч өлчөмдүү жана бир калыпта эмес беттик басымдарды эсептеп, бул басымдар менен борбордон четтөөчү жүктөрдү бир багыттуу суюктук–түзүлүш байланышы аркылуу чектүү элементтик түзүмдүк моделге өткөрүшкөн.

Үч стационардык иш режими бааланган: абада баштапкы учурда 3000 r/min жана нөлдүк октук кирүү, сууда баштапкы учурда 500 r/min жана нөлдүк октук кирүү, ал эми сууга кирүү шартында 500 r/min менен кошо 5 m/s октук агым. Негизги долбоордо эң критикалык шарт сууга кирүү болгон. Бул шартта максималдуу von Mises чыңалуусу 129,8 MPa жана максималдуу жалпы деформация 5,378 mm деп эсептелген; чоку чыңалуу бардык шарттарда канат түбү–хаб өтмөгүндө топтолгон. Булакта 6063-T5 алюминий үчүн берилген 145 MPa номиналдык акма бекемдигин эске алганда, 129,8 MPa мааниси акма бекемдигинин болжол менен %89,5 деңгээлине жетет.

Канат түбүндөгү геометриялык үзгүлтүктү азайтуу максатында 2 mm fillet колдонулган; андан кийин профиль, канаттын орнотуу бурчу жана түптү бекемдөө параметрлери салыштырылган. Акыркы геометрия NACA0012 профилинен, 0° канат бурчунан, Taper Chord = 0,90, Scale Chord = 1,05 жана 2 mm түп filletинен турат. Критикалык сууга кирүү шартында бул долбоор максималдуу чыңалууну 129,8 MPaдан болжол менен 87,0 MPaга, максималдуу жалпы деформацияны 5,378 mmден 3,669 mmге чейин төмөндөткөн.

Натыйжаларды чечмелөөнүн чеги маанилүү. Изилдөө физикалык прототипти сыноо же аба–суу чек арасынан чыныгы өтүү эксперименти эмес. Талдоо стационардык CFDге жана бир багыттуу суюктук–түзүлүш байланышына негизделет; түзүмдүк деформациянын агым талаасына кайра таасири, өткөөл гидроэластикалык көрүнүштөр, эки фазалуу аба–суу интерфейси, чарчоо жана өндүрүштүк толеранттуулуктар эсептелген эмес. Ошондуктан натыйжалар алдын ала долбоорлоо жана критикалык аймактарды аныктоо үчүн күчтүү сандык инженердик негиз сунуштайт, бирок түздөн-түз талаа же прототиптик текшерүүнүн ордун баспайт.

Изилдөө маселеси: бир эле пропеллер өтө айырмаланган эки суюктук чөйрөсүндө кантип коопсуз кала алат?

Аба менен суунун ортосундагы негизги инженердик айырмачылыктардын бири — тыгыздык. Изилдөөдө колдонулган маанилер боюнча абанын тыгыздыгы 1,225 kg/m³, суунун тыгыздыгы болсо 1000 kg/m³. Демек, бир эле геометрия туш болгон басым жүгү айлануу ылдамдыгына гана көз каранды эмес; суюктуктун тыгыздыгы, октук кирүү ылдамдыгы, канат бетиндеги басымдын бөлүштүрүлүшү жана борбордон четтөөчү таасир биргелешип түзүмдүк жоопту аныктайт. Ошондуктан абада жогору айлануу ылдамдыгын колдонуу автоматтык түрдө жогору түзүмдүк чыңалууну билдирбейт.

Мурунку кайчылаш-чөйрө транспорт каражаттары боюнча иштерде түртүү, маневр, аба–суу өтүү стратегиясы жана башкаруу көбүрөөк изилденсе, бир эле пропеллердин ар башка чөйрөлөрдөгү түзүмдүк коопсуздугу азыраак системалуу каралган. Бул изилдөөнүн негизги максаты ушул боштукту тез алдын ала долбоорлоодон деталдуу басым чечимине жана түзүмдүк оптималдаштырууга чейин созулган интеграцияланган иш агымы менен камтуу болуп саналат.

Негизги пропеллер геометриясы

Баштапкы пропеллер үч канаттуу жана NACA0012 кесилишин колдонот. Алгачкы тышкы диаметри 250 mm. Хаб байланышы жана үч өлчөмдүү геометриялык моделдөө үчүн ар бир канат радиалдык багытта 9 mm ичкери жылдырылып, акыркы талдоо диаметри 232 mm болгон. Булактын 3(b)-сүрөтүндө мындан тышкары хаб диаметри 45 mm, эффективдүү канаттын радиалдык узундугу болжол менен 93,5 mm жана уч chord узундугу 15 mm деп көрсөтүлгөн.

Бир Багыттуу Суюктук–Түзүлүш Байланышы Бул Изилдөөдө Эмнени Билдирет?

Бир багыттуу суюктук–түзүлүш байланышы CFD аркылуу эсептелген канат бетинин басымдары жана тиешелүү борбордон четтөөчү жүктөр чектүү элементтик түзүмдүк моделге өткөрүлөрүн, бирок эсептелген түзүмдүк деформация кайрадан CFD агым талаасына кайтарылбай турганын билдирет. Бул ыкма стационардык көп иш шарттарында критикалык чыңалуу аймактарын жана оптималдаштыруу максаттарын төмөн эсептөө чыгымы менен аныктоого мүмкүндүк берет; бирок деформация–агым кайра байланышын жана өткөөл гидроэластикалык таасирлерди чече албайт.

BEMT эмне үчүн биринчи этапта колдонулган?

Канат Элементинин Импульс Теориясы пропеллерди радиалдык багытта көп сандагы кичинекей канат элементтерине бөлөт. Ар бир элементтин жергиликтүү ылдамдык үч бурчтугунан чабуул бурчу аныкталат; көтөрүү жана каршылык күчтөрү эсептелет жана индукция факторлору импульс теориясына шайкеш келгидей итерациялык түрдө жаңыланат. Толук үч өлчөмдүү CFDге салыштырмалуу эсептөө чыгымы төмөн болгондуктан, BEMT бул жерде акыркы түзүмдүк жүктү түзүү үчүн эмес, талапкер геометрияларды иреттөө үчүн колдонулган.

BEMT ылдамдык үч бурчтугу

Булакта жергиликтүү октук ылдамдык Теңдеме (1), тангенциалдык ылдамдык Теңдеме (2), натыйжалоочу салыштырмалуу ылдамдык Теңдеме (3) жана кирүү бурчу Теңдеме (4) менен аныкталган:

\[ V_a = V_0(1+a) \tag{1} \]

\[ V_t = \Omega r(1-a') \tag{2} \]

\[ W=\sqrt{V_a^2+V_t^2} \tag{3} \]

\[ \phi=\arctan\left(\frac{V_a}{V_t}\right) \tag{4} \]

Бул жерде \(V_0\) октук эркин агым ылдамдыгын, \(a\) октук индукция факторун, \(a'\) тангенциалдык индукция факторун, \(r\) радиалдык абалды, \(\Omega\) бурчтук ылдамдыкты, \(V_a\) октук ылдамдык компонентин, \(V_t\) тангенциалдык компонентти жана \(W\) жергиликтүү салыштырмалуу ылдамдыктын чоңдугун билдирет.

Канаттын жергиликтүү орнотуу бурчу \(\beta\) менен агымдын кирүү бурчу \(\phi\) ортосундагы айырма жергиликтүү чабуул бурчун берет:

\[ \alpha=\beta-\phi \tag{5} \]

Бул байланыш 1-сүрөттөгү ылдамдык үч бурчтугунун геометриялык өзөгүн түзөт. Чабуул бурчу кийин тиешелүү NACA профилинин көтөрүү жана каршылык коэффициенттерин аныктоо үчүн колдонулат.

Көтөрүү жана каршылык күчтөрү

Булак радиалдык калыңдыгы \(dr\) болгон канат элементиндеги дифференциалдык көтөрүү жана каршылыкты төмөнкүдөй аныктайт:

\[ dL=0.5\rho W^2cC_Ldr \tag{6} \]

\[ dD=0.5\rho W^2cC_Ddr \tag{7} \]

Бул жерде \(\rho\) суюктуктун тыгыздыгы, \(c\) жергиликтүү chord узундугу, \(C_L\) көтөрүү коэффициенти жана \(C_D\) каршылык коэффициенти. Теңдемелердеги \(W^2\) жана \(\rho\) мүчөлөрү жергиликтүү күч салыштырмалуу ылдамдыктын квадраты жана суюктуктун тыгыздыгы менен күчтүү байланышта экенин көрсөтөт. Бул математикалык өзгөчөлүк кыйла төмөн айлануу ылдамдыгында иштеген суу шарттары эмне үчүн абадагы 3000 r/min шартынан оорураак түзүмдүк жүк жаратышы мүмкүн экенин түшүнүүдө маанилүү.

Айлануу ылдамдыгынын белгилениши

Булак Теңдеме (8) де айлануу санын бурчтук ылдамдыкка айландырат:

\[ \omega=\frac{2\pi n}{60} \tag{8} \]

Бул жерде \(n\), r/min бирдигиндеги айлануу ылдамдыгы. Булак текстинин башка BEMT теңдемелеринде ушул эле физикалык чоңдук үчүн \(\Omega\) белгиси колдонулат. \(\omega\) менен \(\Omega\) ортосунда өзүнчө теңдик жазылбагандыктан, бул булактын ичиндеги чакан белгилөө дал келбестиги; Verianla тексти белгилерди унчукпай бириктирбейт.

Элементтин түртүүсү жана момент

Көтөрүү жана каршылык күчтөрү октук жана айланма багыттарга бөлүнгөндө дифференциалдык түртүү жана момент төмөнкүдөй болот:

\[ dT=B(dL\cos\phi-dD\sin\phi) \tag{9} \]

\[ dQ=Br(dL\sin\phi+dD\cos\phi) \tag{10} \]

Бул жерде \(B\) канаттардын саны. Теңдеме (9) көтөрүүнүн октук компоненти түртүүгө оң салым кошорун, ал эми каршылыктын тиешелүү компоненти түртүүнү азайтарын көрсөтөт. Теңдеме (10) ошол эле күчтөрдүн айланма компоненттери айлануу огуна карата момент түзөрүн билдирет.

Импульс теориясы тарабы

Идеалдуу актуатор диск ыкмасында шакек сымал агым түтүгүнө импульстун сакталуу мыйзамы колдонулуп, ошол эле дифференциалдык түртүү жана момент үчүн экинчи туюнтма алынат:

\[ dT=4\pi\rho rV_0^2a(1+a)\,dr \tag{11} \]

\[ dQ=4\pi\rho r^3V_0\Omega(1+a)a'\,dr \tag{12} \]

BEMT чечиминин итерациялык болушунун себеби — канат элементинин аэродинамикасынан чыккан Теңдеме (9)–(10) менен импульс теориясынан чыккан Теңдеме (11)–(12) туюнтмаларын индукция факторлору аркылуу бири-бирине шайкеш келтирүү. Ар бир радиалдык элементте \(a\) жана \(a'\) жаңыланат; жакындашуу камсыздалганда бүт канат боюнча интеграция жүргүзүлүп жалпы түртүү жана момент табылат.

Түртүү натыйжалуулугу

Булак пропеллердин натыйжалуулугун төмөнкүдөй аныктайт:

\[ \eta=\frac{TV_0}{Q\Omega} \tag{13} \]

Алымдагы \(TV_0\) октук багыттагы пайдалуу түртүү кубатын, бөлүмдөгү \(Q\Omega\) болсо валга берилген механикалык айлануу кубатын билдирет. Өлчөмдүк жактан эки туюнтма тең watt менен берилген кубат жана катыш өлчөмсүз.

Эки этаптуу BEMT ылгоосу

Биринчи ылгоодо глобалдык chord масштабдоо жана канаттын pitch бурчу өзгөртүлгөн; A2, A3 жана B3 моделдери экинчи этапка өткөрүлгөн. Биринчи турдун эң жогорку жалпы упайы A2 үчүн 0,69086 болгон. Экинчи турда тандалган геометриялардын spanwise taper параметри изилденип, A3 t1 эң жогорку 0,58656 упай алган.

Аба жана суу упайлары кантип түзүлгөн?

Авторлор натыйжалуулукка %50, түртүү коэффициентине %35 жана кубат коэффициентине %15 салмак беришкен. Суу жана аба тарабынын упайлары тиешелүүлүгүнө жараша:

\[ S_w=0.50\eta_w^*+0.35C_{T,w}^*+0.15C_{P,w}^* \tag{14} \]

\[ S_a=0.50\eta_a^*+0.35C_{T,a}^*+0.15C_{P,a}^* \tag{15} \]

Акыркы кайчылаш-чөйрө упайы болсо:

\[ Score=0.60S_w+0.40S_a-0.10|S_w-S_a| \tag{16} \]

түрүндө. Акыркы формула суудагы көрсөткүчкө %60, абадагы көрсөткүчкө %40 салмак берет жана эки чөйрө ортосунда ашыкча тең салмаксыздык болсо \(|S_w-S_a|\) жазалоо мүчөсүн колдонот. Булак жылдызчалуу \(\eta^*\), \(C_T^*\) жана \(C_P^*\) чоңдуктарын нормалдаштырылган көрсөткүчтөр катары аныктайт, бирок бул нормалдаштыруу операциясынын ачык математикалык өзгөртүүсүн өзүнчө бербейт. Ошондуктан упайлоо системасын булактагы маанилер менен колдонууга болот, бирок толук көз карандысыз кайра өндүрүү үчүн нормалдаштыруу деталдары жетишсиз.

Тандалган негизги конфигурация

A3 t1; аба жана суу тарабындагы көрсөткүч, геометриялык үзгүлтүксүздүк жана экинчи этаптын жалпы упайы чогуу бааланып, негизги геометрия катары тандалган. Параметрлери Scale Chord = 0,80, Change Blade Angle = +2° жана Taper Chord = 1,00. Андан кийинки CFD жана түзүмдүк талдоолор ушул геометрия боюнча жүргүзүлгөн.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

CFD модели

Аба жана суу кысылбаган үзгүлтүксүз суюктук катары моделденген. Аба башталышында канат учун Mach саны болжол менен 0,107 деп берилген жана бул маани төмөн ылдамдыктагы кысылбаган ыкма үчүн кабыл алына турган деп эсептелген. Үзгүлтүксүздүк жана импульс теңдемелери чектүү көлөм CFD алкагында чечилген; дубалга жакын агым, тескери басым градиенти жана ажырап кетүүгө жакын айлануучу канат маселелеринен улам SST \(k-\omega\) турбуленттүүлүк модели колдонулган.

Эсептөө аймагы ичинен айланган, сыртынан туруктуу эки аймактан турат. Канат жана хаб беттери no-slip дубалдар. Аба башталышы жана суу башталышы шарттарында кирүү ылдамдыгы нөл, сууга кирүүдө октук кирүү ылдамдыгы 5 m/s. Чыгууда басым чыгыш чектик шарты колдонулган.

Басым талаасы эмне үчүн түздөн-түз FEA моделине өткөрүлгөн?

Канат бетиндеги басым бир калыпта эмес. Булактын CFD сүрөттөрү жогорку басымдар өзгөчө чабуул кыры жана канат түбүнүн айланасында, төмөн басымдар болсо соруу бетинде жана чыгыш кырында пайда болорун көрсөтөт. Ошондуктан канатты бир эле туруктуу басым менен жүктөө реалдуу жүк өткөрүүнү ашыкча жөнөкөйлөтмөк. Изилдөөчүлөр CFDдеги радиалдык жана chord багытындагы үч өлчөмдүү басым талаасын чектүү элемент беттерине дал келтирип, ага ар бир иш шартынын борбордон четтөөчү жүгүн кошушкан.

Mesh көз карандысыздыгы жана дубал чечилиши

Орто жана майда mesh ортосундагы айырмалар %1 көрсөткүчүнөн кыйла төмөн калгандыктан, майда mesh кийинки бардык CFD эсептөөлөрүндө колдонулган. Орточо \(y^+\) маанилери аба башталышында 0,42, суу башталышында 0,76 жана сууга кирүүдө 0,95. Максималдуу маанилер тиешелүүлүгүнө жараша 1,35, 1,82 жана 2,37; канат бетинин %95 көрсөткүчүнөн көбүндө \(y^+<1\) табылган. Бул маанилер SST \(k-\omega\) моделинде илешкектүү төмөнкү катмарды түз чечүүгө багытталган майда дубал mesh ыкмасына шайкеш келет.

Түзүмдүк модель жана жүк өткөрүү

CFD басым талаалары чектүү элемент моделиндеги тиешелүү канат беттерине өткөрүлгөн. Хаб–вал интерфейси бекитилген таяныч катары кабыл алынган. Түзүмдүк көрсөткүч эки негизги чоңдук менен бааланган: максималдуу von Mises эквиваленттүү чыңалуусу жана максималдуу жалпы деформация. Von Mises чыңалуусу жергиликтүү акма тобокелине жана чыңалуу концентрациясына сезгич болсо, жалпы деформация бүт пропеллердин глобалдык жылышын билдирет.

Сууга Кирүү Эмне Үчүн Эң Критикалык Түзүмдүк Шарт Болгон?

Сууга кирүү эң критикалык шарт, анткени 1000 kg/m³ тыгыздыктагы сууга 5 m/s октук кирүүнү кошуу канат бетинде, айрыкча түп өтмөгүнүн жанында күчтүүрөөк жана бир калыпта эмес басым градиенттерин жараткан; бул CFD жүктөрү борбордон четтөөчү таасир менен бирге FEA моделине өткөрүлгөндө максималдуу von Mises чыңалуусу 129,8 MPaга жана максималдуу деформация 5,378 mmге жеткен. Абада айлануу ылдамдыгы жогору болсо да, абанын тыгыздыгы кыйла төмөн болгондуктан түзүмдүк жүк азыраак калган.

Негизги моделдин түзүмдүк жообу

Булактын өз сандары сууга кирүү эң жогорку чыңалууну да, эң жогорку жалпы деформацияны да жаратканын көрсөтөт. Ошого карабастан, натыйжалар текстиндеги бир сүйлөмдө суу башталышынын деформациясы сууга кирүүдөн чоңураак экени жазылган; бул билдирүү таблицалардагы маанилерге туура келбейт.

Канат Түбү Эмне Үчүн Чыңалуу Концентрациясынын Борбору Болгон?

Канат түбү–хаб өтмөгү канат бетине бөлүштүрүлгөн гидродинамикалык жана аэродинамикалык күчтөр хабга жана валга өткөрүлүүгө тийиш болгон негизги жүк жолу; ошол эле аймакта кесилиш жана ийрилик геометриясы да өзгөргөндүктөн, жүк өткөрүү менен геометриялык үзгүлтүк биригип жергиликтүү von Mises чыңалуусун жогорулатат. Ошондуктан үч шарттын баарында чоку чыңалуу канат учунда же орто аралыгында эмес, түп өтмөгүндө пайда болгон.

Эмне үчүн бүт канат эмес, түп аймагы оптималдаштырылган?

Булактын чыңалуу контурлары алсыз аймак локалдуу экенин көрсөтөт. Бүт канат профилин өзгөртүү аэродинамикалык же гидродинамикалык көрсөткүчтү, массаны, айлануу инерциясын жана кубат керектөөсүн негизсиз өзгөртүшү мүмкүн эле. Ошондуктан изилдөөчүлөр жүк көтөрүүчү кесилишти жана геометриялык үзгүлтүксүздүктү түздөн-түз жакшырткан локалдуу ыкманы тандашкан.

Биринчи локалдуу өзгөртүү: 2 mm fillet

Канат түбү–хаб кошулушундагы курч геометриялык өтмөккө радиусу 2 mm болгон fillet кошулган. Fillet жүктүн тар геометриялык сынык чекитине топтолушунун ордуна жылмакайыраак ийрилик боюнча өткөрүлүшүн максат кылат. Булак бул өзгөртүү эки суу шартында тең чоку чыңалууну азайтканын билдирет.

Параметрдик оптималдаштыруу

Filletтен кийин үч өзгөрмө топ изилденген: NACA0012, NACA2412 жана NACA0020 профилдери; −2°, 0° жана +2° орнотуу бурчтары; ошондой эле ар башка Taper Chord жана Scale Chord айкалыштары менен түптү бекемдөө. Бардык салыштыруулар критикалык сууга кирүү шартында жүргүзүлгөн.

Бул таблица калыңыраак профиль же чоңураак канат бурчу автоматтык түрдө төмөн чыңалуу бербей турганын көрсөтөт. Профиль жана бурч өзгөрүүсү беттик басымды жана жүктүн бөлүштүрүлүшүн да өзгөрткөндүктөн, түзүмдүк пайда кесилиштин калыңдыгы менен гана түшүндүрүлбөйт. Эң төмөн чоку чыңалуу түптүн жүк көтөрүүчү аянтын өлчөмдүү көбөйткөн Taper 0,90 / Scale 1,05 айкалышында алынган.

Акыркы оптималдаштырылган геометрия

Мурун жана кийин салыштыруу

Сууга кирүүдө максималдуу von Mises чыңалуусунун азайышы болжол менен %32,97, жалпы деформациянын азайышы болжол менен %31,77. Аба башталышында өзгөрүү абсолюттук мааниде аз, анткени баштапкы чыңалуу жана деформация маанилери ансыз да төмөн.

Суу башталышынын деформация пайызындагы булак маселеси

Макаланын оптималдаштыруу тексти суу башталышынын деформациясы %78,23 азайганын билдирет. Бирок 7-таблицадагы 1,330 mm жана 0,611 mm маанилери колдонулганда арифметикалык азайыш болжол менен %54,06 болот. 5-таблицадагы 1,133 mm негизги маани колдонулса, азайыш болжол менен %46,07 болот. Демек, %78,23 мааниси булактагы эки мүмкүн болгон негизги маанинин эч бирине туура келбейт жана ишенимдүү натыйжа катары кайталанбашы керек.

8-сүрөттөгү визуалдык дал келбестик

Булактын 8-сүрөт аталышы негизги жана оптималдаштырылган моделдердин жалпы деформация контурларын үч шарт үчүн салыштырарын билдирет. Аба башталышы жана суу башталышы панелдери чындап эле жалпы деформация деп белгиленген. Бирок сууга кирүүнү көрсөткөн (e) жана (f) төмөнкү панелдердин өз легендаларында “Equivalent (von-Mises) Stress” жана Pa бирдиги көрүнөт. Демек, бул эки панель сүрөт аталышына шайкеш деформация контурлары эмес. Сууга кирүүгө тиешелүү 5,378 mm жана 3,669 mm деформация маанилери 7-таблицадан жана тексттен алынышы керек.

Изилдөө колдогон жыйынтыктар

Булак өзүнчө аба жана суу иш шарттарында түзүмдүк жүктөрдү айлануу ылдамдыгына гана жараша иреттөөгө болбой турганын колдойт. Суюктуктун тыгыздыгы жана октук кирүү басым талаасын, демек канаттагы жүк өткөрүүнү олуттуу өзгөртөт. Изилденген үч шартта эң критикалык жүк жолу канат түбүнөн хабга багытталган жана локалдуу түп оптималдаштыруу суу чөйрөсүндөгү чоку чыңалууну олуттуу азайткан.

Булак ошондой эле тез BEMT ылгоосу, деталдуу CFD басым чыгаруу жана FEA негизиндеги критикалык аймакты аныктоо эрте долбоорлоо баскычындагы кайчылаш-чөйрө пропеллерлери үчүн эсептөө чыгымы менен физикалык деталдын ортосунда практикалык инженердик тең салмакты камсыздай аларын көрсөтөт.

Изилдөө колдобогон жыйынтыктар

Изилдөө оптималдаштырылган пропеллер физикалык прототипте ошол эле чыңалуу жана деформация маанилерин чыгарарын эксперименталдык түрдө көрсөткөн эмес. Аба–суу интерфейсинен өтүүдө пайда болушу мүмкүн болгон эркин бет, көп фазалуу агым, сокку жүгү, кавитация, өткөөл басым соккулары же гидроэластикалык кайра байланыш чечилген эмес. Бир багыттуу байланыш түзүмдүк деформация агым талаасын өзгөртө ала турган шарттарды эсепке албайт.

Изилдөө ошондой эле чарчоо мөөнөтү, титирөө, резонанс, өндүрүштүк кемчиликтер жана толеранттуулуктар, реалдуу материалдык чачыроо же узак мөөнөттүү эксплуатациялык ишенимдүүлүк үчүн эксперименталдык текшерүү бербейт. Ошондуктан 87 MPa оптималдаштырылган максималдуу чыңалуу аныкталган стационардык сандык шарттарда гана алынган FEA натыйжасы.

Кайра өндүрүмдүүлүк жагынан жетишпеген маалыматтар

Булак колдонулган CFD жана FEA программалык пакетинин коммерциялык же ачык булактуу атын билдирбейт; басым–ылдамдык байланыш алгоритми, дискреттештирүү тартиби, residual жакындашуу чектери жана түзүмдүк чечкичтин деталдары сыяктуу айрым сандык ишке ашыруу маалыматтарын да ачык бербейт. BEMT упайлоосунда колдонулган жылдызчалуу нормалдаштырылган \(\eta^*\), \(C_T^*\) жана \(C_P^*\) көрсөткүчтөрүнүн толук нормалдаштыруу формулалары да көрсөтүлгөн эмес. Бул кемчиликтер берилген натыйжаларды түшүнүүгө тоскоол болбойт, бирок көз карандысыз изилдөөчүнүн ишти так кайра өндүрүшүн чектейт.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

Түпнуска изилдөө: Structural Analysis and Optimization of a Propeller Under Separate Air and Water Operating Conditions Using One-Way Fluid–Structure Coupling.

Авторлор: Tiezhuang Zhou; Zhihang Wang; Minghao Zhao; Guobin Zhang.

Жооптуу авторлор: Tiezhuang Zhou жана Guobin Zhang.

Мекемелер: Salt Lake Chemical Engineering Research Complex, School of Chemical Engineering, Qinghai University, Xining, China; расмий MDPI жазуусунда экинчи мекеме Inner Mongolia Power Group Alxa Power Supply Company, Alxa, China катары көрсөтүлгөн. PDF текст катмарындагы экинчи мекеме сабында “HohhotInner Mongolia...” түрүндө бириктирилген жазуу көрүнөт.

Журнал жана жарыя идентификациясы: Fluids, 2026, Том 11, Сан 9, Макала 225. Басмакана: MDPI. DOI: 10.3390/fluids11090225.

Жарыялоо процесси: Макала 9 июль 2026 жылы кабыл алынган, 13 август 2026 жылы оңдолгон, ошол эле күнү кабыл алынган жана 7 сентябрь 2026 жылы жарыяланган.

Булак түрү: Рецензияланган, ачык жеткиликтүү сандык инженердик изилдөө макаласы. Изилдөө физикалык прототип эксперименти эмес.

Лицензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Негизги ыкма: Эки этаптуу BEMT геометрия ылгоосу; SST k-ω турбуленттүүлүк модели менен үч өлчөмдүү CFD; CFD беттик басымы жана борбордон четтөөчү жүктү чектүү элемент моделине өткөрүү; бир багыттуу суюктук–түзүлүш байланышы; максималдуу von Mises чыңалуусу жана жалпы деформация боюнча түзүмдүк оптималдаштыруу.

Каржылоо: Project of the Joint Research Institute for Clean Energy Technology Innovation and Achievement Transformation, Qinghai University, No. LHYJY-04-05.

Этика комитети / маалымдалган макулдук: Колдонулбайт.

Маалыматтардын жеткиликтүүлүгү: Авторлор изилдөөнүн жыйынтыктарын колдогон маалыматтар макаланын ичинде экенин билдиришкен.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Guobin Zhang, Inner Mongolia Power Group Alxa Power Supply Company кызматкери. Башка авторлор изилдөөнү мүмкүн болгон коммерциялык же каржылык кызыкчылыктардын кагылышын жарата турган мамилелерсиз жүргүзүшкөнүн билдиришкен.

Авторлордун салымдары: Концептуалдаштыруу Tiezhuang Zhou жана Guobin Zhang; ыкма Tiezhuang Zhou жана Zhihang Wang; программалык камсыздоо Zhihang Wang; текшерүү Minghao Zhao жана Guobin Zhang; формалдык талдоо жана изилдөө Tiezhuang Zhou; ресурстар жана көзөмөл Guobin Zhang; маалыматтарды башкаруу жана визуалдаштыруу Zhihang Wang; алгачкы долбоор Tiezhuang Zhou; кароо жана редакциялоо Zhihang Wang, Minghao Zhao жана Guobin Zhang; долбоорду башкаруу Tiezhuang Zhou; каржылоону камсыздоо Guobin Zhang тарабынан жүргүзүлгөн.

Булактагы тактык жана шайкештик эскертүүлөрү

Биринчиден, суу башталышындагы негизги жалпы деформация 5-таблицада 1,133 mm, 7-таблицада 1,330 mm деп берилген. 8(c)-сүрөттө болжол менен 1,3312 mm көрүнгөндүктөн, 7-таблица менен сүрөт өз ара шайкеширээк; бирок Verianla бул айырманы булактын атынан унчукпай оңдобойт.

Экинчиден, натыйжалар текстиндеги “суу башталышы сууга кирүүдөн чоңураак максималдуу деформация жараткан” деген сүйлөм ошол эле булактагы 1,133/1,330 mm жана 5,378 mm маанилерине карама-каршы келет.

Үчүнчүдөн, суу башталышындагы деформациянын азайышы булак текстинде %78,23 деп берилген, бирок жарыяланган таблица маанилери менен бул пайыз кайра алынбайт.

Төртүнчүдөн, 8-сүрөт жалпы деформация сүрөтү деп белгиленгенине карабастан, сууга кирүү үчүн (e) жана (f) панелдеринде von Mises чыңалуусу жана Pa бирдиги көрүнөт.

Бешинчиден, BEMT тексти бурчтук ылдамдык үчүн көбүнчө \(\Omega\) белгисин колдонсо, Теңдеме (8) ошол эле чоңдукту \(\omega\) менен аныктайт. Булакта бул эки белги өзүнчө теңештирилген эмес.

Негизги методологиялык чектөөлөр

Бир багыттуу байланыш түзүмдүк деформациянын CFD талаасына кайра таасирин эске албайт. Басымды CFD meshинен түзүмдүк meshке өткөрүү интерполяциялык ката жаратышы мүмкүн. Эсептөөлөр стационардык шарттарга негизделгендиктен, өткөөл гидроэластикалык таасирлер жана аба–суу чек арасынын реалдуу өтүү динамикасы чечилбейт. Физикалык эксперименталдык текшерүү жүргүзүлгөн эмес, чарчоо жана өндүрүштүк толеранттуулуктар бааланган эмес.

Авторлор өз жыйынтык бөлүмүндө да кийинки иштер үчүн эксперименталдык текшерүүнү, өткөөл же эки багыттуу суюктук–түзүлүш өз ара аракетин, чарчоо талдоосун жана түзүмдүк коопсуздук менен түртүү көрсөткүчүн бир учурда оптималдаштырган ыкмаларды сунушташат. Ошондуктан изилдөөнүн эң туура илимий орду — акыркы продуктуну текшерүүдөн көрө эрте долбоорлоо ылгоосу жана локалдуу түзүмдүк оптималдаштыруу үчүн иштелип чыккан сандык инженердик иш агымы.