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研究生:吳昱廷
研究生(外文):WU,YU-TING
論文名稱:結合田口法的螺旋槳參數設計與數值分析
論文名稱(外文):Propeller Parameters Design and Numerical Analysis Based on Taguchi Method
指導教授:江家慶、鄭宗杰
指導教授(外文):Dr. Chia Chin Chiang、Dr. Zong Jie Zheng
口試委員:江家慶鄭宗杰謝作生陳元宗
口試委員(外文):CHIANG,CHIA-CHINZONG,JIE-ZHENGXIE,ZUO-SHENGCHEN,YUAAN-TSUNG
口試日期:2018-06-22
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:螺旋槳田口法有限元素分析
外文關鍵詞:PropellerTaguchi methodfinite element analysis
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此研究根據原始螺旋槳設計圖,進行螺旋槳立體建模,使用坐標轉換法,經由螺旋槳各部位剖面形狀,運用繪圖軟體將平面的葉面值轉換成立體的螺旋槳座標。求出螺旋槳剖面的立體相對位置,進行立體曲線建模,繪製立體螺旋槳等比例的船用螺旋槳。

結合田口品質工程方法,使用了田口直交表進行參數變更設計,改變螺旋槳的參數,再結合ANSYS有限元素軟體中流體力學流場軟體進行速度與壓力分析以及導入ANSYS Static Structural,進行應力分析,各別求出結果比較得最佳解。再用ANOVA變異數分析方法驗證田口法分析後的正確性,以統計學為原理來進行實驗和過程管控,達到產品品質增加及成本下降的雙重目標。

結合多目標方法,綜合ANSYS 流場分析進行速度最佳化與ANSYS 靜態分析之最小應力值,以回應值進行加總的方法,求得最高速度與最小應力的參數設計值,得到品質最佳化的結果。最後將各別實驗分析完結果最參數,重新進行分析實驗,比對田口分析方法所得的理論最佳值與實驗值是否相等,以確定實驗的正確性。在最後實驗分析解果得到與原始螺旋槳變更改善後的最佳參數組合。提升了速度最大值與應力最小值的參數最佳化設計。

In this study, based on the original propeller design diagram, the propeller was subjected to three-dimensional modeling. Using the coordinate transformation method, the drawing plane software was used to convert the plane's leaf surface value to the propeller coordinate of the propeller through the cross-sectional shape of each part of the propeller. The three-dimensional relative position of the propeller section is obtained, stereo curve modeling is performed, and a three-dimensional propeller is drawn.

In conjunction with the Taguchi Quality Engineering Method, Taguchi Transit Table was used for parameter change design, propeller parameters were changed, and the velocity and pressure analysis was combined with the ANSYS Static Structural software for finite element software in the ANSYS Static Structural for stress analysis. Finding the result is the best solution. The ANOVA method of variance analysis was used to verify the correctness of the Taguchi method. Based on statistics, experiments and process control were performed to achieve the dual goals of increasing product quality and reducing costs.

Combine the multi-objective method, integrate the ANSYS flow field analysis to calculate the minimum stress value of the speed optimization and static analysis of ANSYS, and add the response values to the method. Obtain the parameter design values of the maximum speed and the minimum stress to optimize the quality. the result of. In the end, the individual experiments were analyzed for the most parameters of the results, and the analysis experiments were performed again to compare whether the theoretical best value and the experimental value obtained from the Taguchi analysis method were equal to determine the correctness of the experiment. The final experimental analysis of the results yielded the best combination of parameters after the original propeller change was improved. Improved parameter optimization design for maximum speed and minimum stress.

中文摘要 I
Abstract II
致謝 IV
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 3
第二章 文獻回顧與理論基礎 4
2.1螺旋槳介紹 4
2.2有限元素分析軟體 7
2.2.1 ANSYS CFX介紹 7
2.2.2 CFD求解方式 7
2.2.3 ANSYS Static Structural介紹 7
2.2.4 相關文獻 8
2.3田口品質工程介紹 10
2.3.1田口直交表 10
2.3.2參數設計原理 12
2.3.3參數種類介紹 13
2.3.4加入雜音因子參數設計配置 14
2.3.5參數設計種類 15
2.3.6田口直交表分析 16
2.3.7變異數分析 18
2.3.8多目標品質特性參數設計 20
第三章 實驗步驟 21
實驗步驟流程圖 21
3.1 螺旋槳3D建模方法 22
3.2 CFX有限元素方法進行分析 27
3.3 進行網格收斂分析 29
3.4 邊界條件設定Setup 31
3.5 CFX分析結果 36
3.6 將CFX運算結果導入Static Structural進行分析 37
3.7應力收斂分析 38
3.8 Static Structural設定 39
第四章 結果與討論 42
4.1 應用田口品質方法 42
4.2 速度望大特性 43
4.3 速度望大特性變異數分析 45
4.4 應力望小特性 46
4.5 應力望小特性變異數分析 48
4.6 速度與應力多目標品值方法 49
4.7 綜合S/N比法變異數分析 51
4.8 田口直交表L9結果分析圖 52
4.9實驗驗證 54
第五章 結論與未來展望 64
5.1結論 64
5.2未來展望 65
參考文獻 66


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