半浸式螺旋桨研究综述

本文对半浸式螺旋桨的试验研究和理论研究进行了比较详细和全面的综述。半浸式螺旋桨的试验研究在早期进行得较多 ,一些试验方法已日趋成熟。理论方面利用常规桨较成熟的升力面、面元法预报半浸式螺旋桨的水动力性能 。

斜流角对半浸桨叶剖面入水的水动力特性分析

为了分析自然通气状态下斜流角对半浸桨的水动力特性的机理问题,本文对无因次半径为0.7处的841-B型半浸桨的杯型剖面进行建模。通过求解RANS方程模拟杯型剖面入水过程的同时,结合标准k-ε湍流模型、流体体积方法以及重叠网格技术,建立可靠的数值方法,并在此基础上研究不同斜流角工况下半浸桨杯型剖面的水动力特性,分析了不同斜流角工况下的半浸桨杯型剖面的自由液面形式、通气腔形式、流场形式以及表面压力分布。研究结果表明:增大半浸桨杯型剖面的斜流角,会对其入水过程的通气现象起到一定的促进作用,此外,由于增大半浸桨杯型剖面的斜流角会间接增大浸深,进而使得半浸桨杯型剖面受到的横向力系数以及垂向力系数有所增大。在半浸桨的工程应用过程中,要着重考虑传动轴以及工况的改变对其斜流角的影响机理。

半浸桨不同半径切面入水的水动力特性

为探究半浸桨无因次切面位置对半浸桨杯型切面入水过程水动力特性的影响,选择了半浸桨0.6、0.7、0.8无因次半径处的杯型切面进行建模.通过求解RANS方程模拟杯型切面入水过程的同时,结合流体域体积方法以及重叠网格技术,建立可靠的数值方法,研究不同切面位置的半浸桨杯型切面入水过程的水动力特性.分析不同切面位置对半浸桨杯型切面入水过程的自由液面形式、通气腔形式、流场以及表面压力分布的影响.结果表明:随着无因次半径剖面位置越靠近半浸桨的梢部,完全通气状态与部分通气状态之间的过渡状态会发生在较大的进速系数下,横向力系数和敞水效率也会有所增加.

基于BP人工神经网络和遗传算法的船舶螺旋桨优化设计

在原有图谱设计方法的基础上,采用BP(Back-Propagation)人工神经网络模型和遗传算法GA(GeneticAlgorithm),建立了一种船舶螺旋桨优化设计方法。BP人工神经网络模型通过训练可以具备强大的非线性映射能力,以数学解析的形式,较好地提取了海量螺旋桨水动力性能数据特征;GA不依赖于问题的具体领域,对问题的种类有很强的鲁棒性,为计算机辅助船舶螺旋桨优化设计提供了一种通用的多参数优化框架。针对三体消波艇半浸式螺旋桨和沿海巡逻艇螺旋桨的设计实例表明,该方法能快速可靠地搜索到最优解,不仅具有足够的工程精度,而且实用方便,适用性强。

应用涡流发生器抑制联体涡空泡研究(英文)

为解决某散货船螺旋桨模型空泡试验中发现的桨—船联体涡空泡,以及由此而引起的船体强烈振动,文中通过试验进行了涡流发生器控制桨—船联体涡空泡的应用研究。研究结果表明:船体周围的流动是造成桨—船联体涡空泡的主要原因,通过改变桨的设计不能根本解决问题;通过安装适当的涡流发生器能够成功抑制桨—船联体涡空泡的产生,并使螺旋桨空泡诱导的船体脉动压力减小1/2～1/3左右。

基于流固耦合相互作用的复合材料螺旋桨性能研究

开展复合材料螺旋桨流固耦合相互作用分析,为复合材料螺旋桨设计提供思路,有利于进一步提高螺旋桨的性能。文章进行了螺旋桨二维弹性剖面静力学分析,进而对不同几何复合材料桨叶的流固耦合作用特性做了数值计算比较研究,在此基础上,通过与对应的刚性螺旋桨的比较计算分析,研究了在多工况下的复合材料螺旋桨水动力性能影响,探索了在来流变化过程中复合材料螺旋桨的振动性能。文中研究得出了一些有意义的结论,为复合材料螺旋桨设计及应用奠定了基础。

涡流发生器在民船减振上的应用研究

介绍了船用涡流发生器在改变船艉部流场、降低某多用途船船体振动方面的成功应用。在大型循环水槽中进行了涡流发生器的优化试验研究,并进行了相关的理论分析。模型试验结果表明,合适的涡流发生器能降低螺旋桨空泡诱导脉动压力的一阶叶频分量20%～30%,二阶叶频分量超过50%。实船试航结果表明,在船体艉部安装优选的涡流发生器能够降低船体振动20%～60%。

对转螺旋桨升力面设计方法

本文针对对转螺旋桨这类组合式推进器的设计问题,采用了升力面设计方法进行设计,在设计过程中通过前后桨的相互迭代求出彼此间的诱导速度,以此来考虑它们之间的相互作用,并采用此方法作了一对对转螺旋桨的设计,同时应用面元法进行了水动力预报。

二维“杯”形随边超空泡剖面入水数值研究

文章采用求解RANS方程的方法,结合VOF方法和RNGk-ε湍流模型,对二维超空泡剖面入水问题进行了数值模拟,主要研究了不同"杯"形随边剖面入水时对流场的影响,计算结果清晰地展现了自由表面的演变过程及喷溅现象。可为半浸桨的优化设计作理论指导。

多桨船双臂支架空泡性能优化及其对螺旋桨空泡性能影响研究

水面多桨船舶在高速航行时,其双臂支架极易产生较强的不稳定的片状空泡,此空泡不仅会增加支架空泡剥蚀的风险,还会因为支架空泡的存在,加大伴流的不均匀性,从而增加螺旋桨叶片上空泡的不稳定性。本文采用新型双臂支架设计、加工、装配方法,在大型循环水槽内利用全附体船舶模型进行了双臂支架空泡性能优化的系列试验。试验结果表明,支架空泡性能对其角度的变化极为敏感,合适的支架角度不仅能显著改善支架本身的空泡性能,亦可改善螺旋桨叶片上的空泡特性。

某散货船模型螺旋桨噪声性能试验研究

介绍了在中国船舶科学研究中心大型循环水槽中开展的某散货船模型螺旋桨噪声性能试验,试验结果表明在试验工况下,模型螺旋桨已经产生空化,此时主要为螺旋桨的空化噪声。通过对此散货船螺旋桨空化噪声结果的分析,可以得到:螺旋桨的空化噪声峰值频率在50Hz以下;在空化噪声的峰值频率以上,螺旋桨模型的辐射噪声基本以6dB/Oct下降;在试验工况下,整个频段内螺旋桨的辐射噪声比无空化时高10dB以上。

静水中扭波推进水动力的数值模拟（英文）

尼罗河魔鬼鱼(GNF)采用长背鳍扭波推进,具有较高的推进效率和机动性,而鱼体主体可以保持直线不变形。为适应扭波推进过程中鳍面的大摆角变形,文中采用动网格技术求解了静水中扭波推进非定常流场,鳍面最大计算摆角达到85°,并通过与水动力实验结果比较验证了数值计算方法的可靠性。文中还分析了鳍面压力分布随相位的变化及其与推力产生的关系,以及水动力随扭波频率的脉动规律。研究表明,推力系数不随扭波频率而变化,轴向、垂向力波动频率是扭波频率的2倍,而侧向力脉动频率与扭波频率一致。

CSSRC商用船舶螺旋桨设计和空泡试验总结(英文)

文章介绍了过去10年间在中国船舶科学研究中心(CSSRC)进行的商用船舶螺旋桨设计和空泡、脉动压力试验方法及应用;介绍了利用试验手段解决实船螺旋桨出现的空泡剥蚀、螺旋桨空泡引起的船体剧烈振动等工程问题的方法;以及船舶节能装置的设计、试验方法及应用等;同时还介绍了用于高速艇的半浸桨及控制系统的设计及应用。

三维水翼梢涡空泡和片空泡的雷诺数影响试验研究

螺旋桨空化是影响船舶隐身性能的一个重要因素,其中片空泡和梢涡空泡是两种主要的空泡类型。由于空化现象的复杂性,当前在工程实践中对螺旋桨空泡的预报主要是依靠模型试验。由于无法满足全相似律,如在缩比模型试验中难以满足雷诺数相似,其引起的尺度效应是影响预报精度的重要障碍。为此,需要引入相关的修正方法。针对一个给定尺度的三维水翼进行了不同攻角、不同水速下梢涡空化及片空化的试验来考察雷诺数的影响。试验在中国船舶科学研究中心的循环水槽进行,采用了高速摄影与水声设备。试验结果为建立基于模型试验的螺旋桨空化实船预报方法提供了依据。

高原高速艇半浸桨双速比齿轮箱应用分析

针对高原环境下高速艇半浸桨的双速比齿轮箱选型问题,通过最大航速工况下的小减速比的选取,确定满足最大航速需求的半浸桨方案,根据半浸桨全浸状态下的水动力特性开展不同大减速比下低速起滑性能的比较,优选出低速起滑性能更优的大减速比方案。实船试航结果表明,双速比齿轮箱的应用成功解决了高原高速艇低速起滑的难点,双速比齿轮箱的选型方法可取。

翼型空化起始对应空化数及尺度效应分析

[目的]水下翼型空泡数下降到某个临界值后,翼型前缘位置的压强会降低而发生空化。在模型试验研究中,模型尺度翼型难以满足实尺度翼型的雷诺数,使得空化起始对应的空化数发生变化。[方法]为此,以航速为24 kn的标准KCS船采用的NACA 0012型船舵作为参照,基于STAR-CCM+软件,运用SST k-ω湍流模型和Schnerr-Sauer (S-S)空化模型对翼型空泡特性进行数值模拟。针对不同缩尺比模型,通过改变不同攻角时的翼型环境压强来计算翼型表面流场和空泡分布,得到空化起始对应的空化数,分析尺度效应对临界空化数的影响机理。[结果]结果表明,随着模型尺度的缩小,相应攻角下的翼型临界空化数也有一定程度的减小,说明雷诺数的差异会加剧尺度效应。[结论]因此,为防止尺度效应对起始空泡数的影响,模型试验中不宜选用较小尺度的翼型。

翼型空化起始点及尺度效应分析

由于水下翼型经常处在一个空化流之中,关于翼型在空化流中的水动力性能下降或是剥蚀等是目前水翼所面对的一大难题,而关于翼型的空化起始点的临界雷诺数以及流场的分析也是目前研究的一大热点问题。本文用STAR-CCM+软件就不同尺度下翼型的流场域中的压力场进行分析,进而确定翼型的空化起始点的临界雷诺数,并进行相对应的尺度效应分析。最终得出较大尺度的翼型会有较大的临界雷诺数这一结论。

“互联网+”背景下融合现代信息技术数学智慧课堂构建的探究

文章对小学数学教学中渗透信息技术进行探讨和思索,并给出自己的建议和看法,以供广大小学数学教师参考。

基于TOPSIS方法的半浸桨叶剖面的优化设计

将TOPSIS(理想解相似程度排序法)决策模型引入到半浸桨的叶剖面设计工作中,在通过参数化实现半浸桨劈刀型叶剖面建模的基础上,通过求解不同随边曲率大小、厚度大小的叶剖面模型的水动力和通气性能,对54种半浸桨叶剖面的理论最优解与变参数模型之间的欧氏距离进行了评估和优化.最终筛选出其中的两个方案为最优方案,实现了叶剖面的优化设计分析.结果表明较优方案的半浸桨叶剖面多具备存在一定曲率且厚度较小的杯型随边形式.

静水中长鳍扭波推进的水动力数值研究

长鳍扭波推进是一种典型的鱼类游动方式,具有高效、低噪、机动灵活等一系列优点。该文以"尼罗河魔鬼"鱼为仿生研究对象,采用弹性光顺法和局部网格重划法的动网格技术对大摆幅的长鳍扭波推进运动流场进行了数值计算研究,鳍条最大摆幅高达85°,对长鳍扭波推进在系泊状态下的水动力进行了研究,并与试验结果进行了比较验证。数值分析了鳍面压力分布及其随相位的变化,以及与推力产生的关联,并分析了长鳍扭波推力随扭波频率的变化,研究表明,系泊状态下,推力系数不随频率而改变。