ICS 47.020.20 CB U 11 备案号：23876-2008 中华人民共和国船舶行业标准 CB/Z 215—2008 代替CB/Z215—1987 空泡水筒均匀流螺旋桨模型试验方法 Test method of propeller cavitation in uniform flow carried out in cavitation tunnel 2008一03—17发布 200810一01实施 国防科学技术工业委员会发布 （刮）内置防伪码 谨防伤冒 CB/Z215—2008 前言 本指导性技术文件代替CB/Z215-1987 《空泡水筒均匀流螺旋浆模型试验规程》 本指导性技术文件与CB/Z215一1987相比主要有下列变化： 增加了测量仪表和设备的准确度要求； a b） 增加了测试方法、空泡的描述及空泡起始试验； 增加了试验结果的表述和试验报告的内容。 本指导性技术文件由中国船舶重工集团公司提出。 本指导性技术文件由中国船舶工业综合技术经济研究院归口。 本指导性技术文件起草单位：中国船舶重工集团公司七零二研究所。 本指导性技术文件主要起草人：王建芳陆林章。 本指导性技术文件于1987年首次发布。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载 CB/Z215—2008 空泡水筒均匀流螺旋浆模型试验方法 本标准规定了螺旋浆模型（以下简称奖模）的空泡水动力性能的测试方法。 本标准适用于各类浆模在空泡水筒均包流场中的水动力性能试验。 2术语和定义 下列术语和定义适用于A 2. 1 空泡数 numbe 表征空泡现象的家数可用0表示 2. 2 得 进速系数advanoefficient 表征浆模进程与直径之比，它可用 不 2. 3 推力系数 F coefficient 表征桨模推 的无 因次系数，它可用K表示。 国 2. 4 扭矩系数 rque coefficient 表征浆模扭矩的无因 次系数，它可用表示 有 2. 5 效率系数propeae 专 efficienc 表征奖模推进效率的无因次系数， ，它 可用7表示。 权 2. 6 版 片状泡sheet 薄、透明，并呈泡沫状的空炮群。 2.7 云状泡 cloud cavitation效 2.8 * 条状泡streakcavitation 呈平行窄条状空泡群。 2. 9 泡状泡bubblecavitation 孤立不连续的空泡群。 2. 10 涡状泡 vortex cavitation 形成漩涡的泡沫状的空泡群。 3要求 3.1试验设备和仪表 3.1.1空泡水筒应具有减压设施和压力调节控制系统。 CB/Z215—2008 3.1.2 所有测试仪表和测试系统均应经过标定且在使用有效期内。 3.1.3 测试仪表应符合下列要求： a) 大气压力表的准确度应优于2级； b) 推扭力传感器的准确度应为0.1%； c) 测量水压和流速使用的仪器的准确度应为0.5%； 测量浆模转速的频率计的准确度应为0.03%； e) 水速控制系统的准确度应为1%； f) 压力控制系统的准确度应为1%。 3.2桨模直径 桨模直径应不小于180mm但不大于0.5倍空泡水筒的工作段直径。 3.3空泡水筒水质 试验用水对白色光的透光度u应不小于50%，且水的混浊度应不大于2度。 3.4水中空气含量 试验用水的空气含量与一个大气压下水中饱和空气含量之比应不大于0.9。 4试验准备 4.1 桨模加工质量 桨模加工质量应符合下列要求： a) 桨模桨叶表面粗糙度Ra不大于1.6um，浆叶厚度公差应为土0.10mm，桨叶螺距公差应为 ±0.10 mm; b）桨模直径公差应为土0.10mm。 4.2桨模标志 为了便于进行空泡观察和记录，在试验前应对桨模的桨叶表面用油性记号笔作下列标志： a）在桨叶面上标上数字1，2，3.，以区分各浆叶； b) 在奖叶的叶背和叶面上标志半径线，通常标志在桨模半径的0.5、0.7和0.9倍处； c） 在叶背和叶面上标志参考线或半弦长线。 注：参考线为桨叶面中间的一根母线。 4.3桨模安装 4.3.1对于后出轴试验装置，导流帽与浆毂连接处应保证有一个毂径长度的平直过渡段，导流帽与桨 模光顺连接和过渡；对于前出轴试验装置，导流帽与桨毂连接处应保证有一个毂径长度的平直过渡段。 导流帽按实桨几何相似尺寸模拟。 4.3.2桨模夹紧后，不应卡滞，桨模桨毂前端与轴外套端面的间隙为1.5mm～2.0mm。 5试验的相似准则 试验的相似准则包括： a) 桨模与实桨几何相似； b) 桨模与实桨具有相同的空泡数和进速系数； c）试验时，雷诺数应不小于5×10°（临界雷诺数）。 6试验程序 6.1测试方法 在空泡水筒中进行奖模试验时，保持试验水流速不变，通过压力控制系统，调节桨模轴中心处的静 压，获得所需的空泡数，调节转速以达到不同的进速系数，测量奖模的推力和扭矩。 6.2空泡数的确定 空泡试验时，应选取不少于3个的不同空泡数，其中应包含大气状态（桨模水）的试验空泡数。 试验空泡数按公式（1）计算： 2 标准分享网www.bzfxw.com免费下载 CB/Z215—2008 0=(P-P)/(0.5pV) (1) 式中： 试验空泡数，单位为个； 桨模轴中心压力值，单位为帕（Pa）； P- 一试验时水筒内水的饱和蒸汽压力值，单位为帕（Pa）； 试验时水筒内水的密度值，单位为千克每立方米（kg/m"） 试验时浆模盘面前方均匀水流速度值，单位为米每秒（m/s）。 6.3试验控制参数的确定 6.3.1试验水流速的选取应大于满足临界雷诺数的最低速度，临界雷诺数按公式（2）计算。 R=Co.75 (V+(0. 75π nD)) 2/ v .. (2) 式中： Rr 临界雷诺数； Go. 75 桨模0.75倍半径处奖叶剖面的弦长值，单位为米（m）； 桨模的转速值，单位为转每秒（r/s）； n D 桨模的直径值，单位为米（m）； 一试验水的运动粘性系数值，单位为二次方米每秒（m/s）。 注：V同公式（1）。 6.3.2进速系数按公式（3）计算： J=V/nD (3) 式中： J——进速系数。 注：V同公式（1），n、D洞公式（2）。 试验时进速系数的选择范围以螺旋桨的设计工作点为中心点，前后各取5个至10个点，步长△J宜 取0.03。 6.4水动力性能测量 6.4.1假毂试验 为了得到桨模的净推力和净扭矩，应先进行假毂试验。假毂的形状应与桨模的桨毂相同，试验时在 桨模的位置上，安装该桨模的假毂（另加工），在给定工况范围（一般应大于桨模的试验工况范围）内 测量其推力和扭矩值。 6.4.2桨模试验 在给定的空泡数下，测量浆模在不同进速系数J时的推力T和扭矩Q，同时测量水流速度V，桨模 的转速n，轴线处的压力P。然后计算桨模的水动力性能。 6.5空泡的描述 6.5.1在进行水动力测量的同时，应仔细观察浆模叶片上产生空泡的位置、面积、形态、空泡动态变 化状况。用手绘空泡草图、拍照或录像来记录和描述空泡情况。 6.5.2对奖模空泡位置的描述应包括： a）径向位置，叶梢，叶梢间隙（导管桨），桨毂； b) 弦向位置，导边，随边； c) 压力面（叶面）； (P 吸力面（叶背）。 6.5.3通常先在计算机上打印出按一定比例绘制的试验桨模叶片轮廓图，将试验中观察到的空泡面积 和形状绘制在桨叶轮廓图上。 6.5.4空泡静态形状的描述可分为：云状泡、片状泡、条状泡、离散泡、涡状泡。 6.5.5空泡动态变化的描述应包括：稳定的；不稳定的；脉动的。 6.6空泡起始试验 3 CB/Z215—2008 6.6.1空泡起始测试 空泡起始试验常采用保持空泡数不变，改变桨模的转速，得到空泡起始转速，通过计算获得进速系 数；或保持桨模转速和水流速不变，改变压力，得到空泡数起始值。 6.6.2空泡起始的判断 空泡起始试验的判断标准是在一个固定的时间间隔内（1s～5s）可以看到所描述的空泡形态， 进行观察和记录。 6.6.3建议 采用消失空泡数代替起始空泡数 * 准 7试验结果的表述和试验报告 7.1水动力性能数据表达形式 标 7. 1. 1 推力系数按公式 （5 (4) (5) 式中： Tp 桨模的 单位为牛 得 桨模 T 厕得的推力值 单位为牛 不 T : 假毂 式验时 测得的推力值，单位为牛（N）： KT- 推力 注：P同公式 (1) D同公式（2） 7.1.2扭矩系类 （6）和公式（7）计算： 9-=0 ..(6) 和 ...(7) 有 式中： 桨模的扭 单位为牛 m); 专 带浆模守时测得的扭矩 单位为牛米（Nm） : Q 假毂试验时测 得的扭矩值 位为牛米（Nm）； 权 Ko 扭矩系数 注： p同公式（1) (2) 7. 1. 3 效率系数按公式 70-1 (8) 式中： 中 效率系数。 * 注：K同公式（5），洞同公式（3）， K同公式（7） 根据浆模的推力系数K、扭矩系数K、进速系数」及效率系数7o，可绘制不同空泡数α时浆模的水动 力性能曲线，如图1所示。 7.2空泡观察结果的描述 在报告中常给出手绘空泡草图，用示意图表示。图示说明见图2。 7.3空泡起始试验结果表达 空泡起始试验结果用起始空泡数与进速系数或推力系数K的关系图表示。同一种空泡形态的起始 空泡数在起始空泡数与进速系数J或推力系数K的坐标系上将点连成线，表示该种空泡的起始边界。 每一种空泡形态至少需要三个点决定该种空泡的起始曲线。浆模空泡数的起始值可根据各空泡水筒的具 体情况，进行尺度效应的修正。空泡起始曲线是根据试验时测量的转速和空泡数，绘制成α一J（或K） 曲线，如图3所示。 7.4数据分析和结果评价 4 标准