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确定螺旋桨侧斜分布的一种数值优化方法 被引量:6
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作者 蔡昊鹏 马骋 +2 位作者 陈科 钱正芳 张赫 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期771-777,共7页
合理的侧斜分布可以使螺旋桨各半径剖面不同时进入船艉非均匀流场的高伴流区域,可有效降低螺旋桨在船艉非均匀流场运转所引发的振动噪声。文章利用基于螺旋桨面元法的非定常水动力性能预报工具配合智能寻优算法,对螺旋桨侧斜分布问题进... 合理的侧斜分布可以使螺旋桨各半径剖面不同时进入船艉非均匀流场的高伴流区域,可有效降低螺旋桨在船艉非均匀流场运转所引发的振动噪声。文章利用基于螺旋桨面元法的非定常水动力性能预报工具配合智能寻优算法,对螺旋桨侧斜分布问题进行迭代优化设计。侧斜分布曲线采用B样条曲线表达,可保证曲线在优化过程中的光顺性;应用改进粒子群算法,结合螺旋桨非定常水动力性能预报工具,以降低轴向非定常力幅值为目标对侧斜分布进行了优化及相关的分析探讨;编制了基于OpenMP语言的并行优化算法以在多核高性能计算机上提高运算效率。数值优化结果表明,采用文中方法优化侧斜分布,可降低螺旋桨的非定常力幅值,该文的侧斜优化方法是可行、有效的,并行算法的引入可明显提高优化效率。 展开更多
关键词 侧斜分布优化 改进粒子群算法 非定常面元法 并行计算
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一种求解船用螺旋桨最佳径向环量分布的方法 被引量:2
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作者 蔡昊鹏 马骋 +2 位作者 钱正芳 陈科 张赫 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期1244-1252,共9页
研究了基于改进升力线模型和改进粒子群优化算法的船用螺旋桨最佳径向环量分布的求解方法。在升力线理论中计入了螺旋桨在轴向、周向和径向诱导速度的影响,通过迭代计算满足自由涡线的"涡线方向与当地流场方向保持一致"的运... 研究了基于改进升力线模型和改进粒子群优化算法的船用螺旋桨最佳径向环量分布的求解方法。在升力线理论中计入了螺旋桨在轴向、周向和径向诱导速度的影响,通过迭代计算满足自由涡线的"涡线方向与当地流场方向保持一致"的运动学边界条件,获得变形的自由涡线,使改进的升力线模型适用于包括重载工况在内的多种螺旋桨工作状态下最佳环量分布的求解。改进了一种基于变异策略的粒子群优化算法,以此人工智能优化方法代替传统的变分法,寻优得到船用螺旋桨最佳径向环量分布。针对不同的求解条件,给出了相应的计算结果及讨论。计算结果表明,该最佳环量分布的求解方法是可行、有效和正确的。 展开更多
关键词 船用螺旋桨 最佳径向环量分布 升力线模型 粒子群算法
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采用涡格法和面元法预报吊舱推进器非定常水动力性能(英文) 被引量:6
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作者 马骋 钱正芳 +2 位作者 陈科 蔡昊鹏 庄光宇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期1035-1043,共9页
文章发展了一种预报吊舱推进器非定常水动力性能的数值方法。该方法分别基于涡格法和面元法对螺旋桨叶片和吊舱进行计算。螺旋桨工作在船体和吊舱包后的非均匀来流中,其对吊舱包和支架的非定常诱导速度在文中进行了时均处理。用该数值... 文章发展了一种预报吊舱推进器非定常水动力性能的数值方法。该方法分别基于涡格法和面元法对螺旋桨叶片和吊舱进行计算。螺旋桨工作在船体和吊舱包后的非均匀来流中,其对吊舱包和支架的非定常诱导速度在文中进行了时均处理。用该数值方法分别预报了有无船体情况下的四叶桨吊舱推进器水动力性能,并通过与空泡水筒的推力、扭矩实验数据相比较,验证了数值方法的有效性。该文还基于数值结果讨论了吊舱对于螺旋桨非定常力和力矩的影响,说明吊舱包—支架单元所诱导的伴流对螺旋桨受力是有较大影响的。 展开更多
关键词 吊舱推进器 非定常性能 涡格法 面元法
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螺旋桨与毂帽鳍集成一体化优化设计方法研究 被引量:6
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作者 马骋 蔡昊鹏 +2 位作者 钱正芳 陈科 吴一红 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期101-107,共7页
螺旋桨毂帽鳍能够回收部分螺旋桨旋转尾流能量、消除螺旋桨桨毂后端的低压区,是一种有效的节能装置。论文中,螺旋桨与毂帽鳍作为一个整体进行一体化优化设计,并在设计过程中融入桨叶根部加载的设计思想。桨叶根部适当加载,可均匀螺旋桨... 螺旋桨毂帽鳍能够回收部分螺旋桨旋转尾流能量、消除螺旋桨桨毂后端的低压区,是一种有效的节能装置。论文中,螺旋桨与毂帽鳍作为一个整体进行一体化优化设计,并在设计过程中融入桨叶根部加载的设计思想。桨叶根部适当加载,可均匀螺旋桨径向载荷,减小螺旋桨激励力,并有利于抑制梢涡产生;毂帽鳍可用以消除毂涡,并提供附加推力。论文通过势流理论、粘性CFD技术和改进的粒子群优化算法及模型敞水试验来进行设计方法的研究。提出理论设计与数值优化设计相融合的螺旋桨与毂帽鳍一体化优化设计方法。设计方案的模型试验结果表明,设计的螺旋桨与毂帽鳍具有更高的整体推进效率;设计方法是有效、可靠、实用的。 展开更多
关键词 毂帽鳍 叶根加载 一体化设计
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新型低噪声多叶耦合螺旋桨性能研究 被引量:4
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作者 马骋 钱正芳 +1 位作者 陈科 蔡昊鹏 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期889-897,共9页
提出了一种船用螺旋桨的新构型--低噪声多叶耦合螺旋桨,并研究了该新构型的水动力性能。多叶耦合螺旋桨通过采用桨叶内半径轴向错位、外半径同盘面均匀布置的全新形式,实现螺旋桨桨叶多层耦合分布,使得各桨叶间产生有利的水动力干涉,降... 提出了一种船用螺旋桨的新构型--低噪声多叶耦合螺旋桨,并研究了该新构型的水动力性能。多叶耦合螺旋桨通过采用桨叶内半径轴向错位、外半径同盘面均匀布置的全新形式,实现螺旋桨桨叶多层耦合分布,使得各桨叶间产生有利的水动力干涉,降低翼栅效应的影响,达到增加桨叶数或盘面比而不降低推进效率的目的,从而提高了螺旋桨的空泡、噪声、非定常力等性能,开拓了低噪声螺旋桨设计的新思路。通过CFD数值模拟和模型试验,开展了低噪声多叶耦合螺旋桨的敞水性能及空泡性能研究。理论与试验结果表明,与现有某船五叶螺旋桨相比,新型多叶耦合螺旋桨空泡性能提高约20%,推进效率提高约7%;基于CFD数值模拟的多叶耦合螺旋桨敞水性能预报方法精度达2%。该文提出的新型低噪声多叶耦合螺旋桨对提高水面、水下推进器的声隐身性能具有重大的军事意义。 展开更多
关键词 桨叶耦合 低噪声 船用螺旋桨
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单桨吊舱推进器水动力性能数值预报方法研究 被引量:2
6
作者 马骋 钱正芳 +2 位作者 陈科 蔡昊鹏 庄光宇 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期156-165,共10页
论文对目前应用较多的拖式、推式单桨吊舱推进器形式,在统一的理论框架下,应用涡格法和边界元法,建立了其定常水动力性能的数值计算方法。该方法采用涡格法求解螺旋桨叶片性能,采用升力面理论非升力体面元法计算吊舱包和支架性能,叶片... 论文对目前应用较多的拖式、推式单桨吊舱推进器形式,在统一的理论框架下,应用涡格法和边界元法,建立了其定常水动力性能的数值计算方法。该方法采用涡格法求解螺旋桨叶片性能,采用升力面理论非升力体面元法计算吊舱包和支架性能,叶片、吊舱包和支架三者的影响通过迭代计算计入;进行了拖式、推式吊舱推进器定常水动力性能的数值预报,其与空泡水筒试验结果的比较表明,论文建立的数值方法能够较好地预报拖式及推式吊舱推进器的定常水动力性能。 展开更多
关键词 吊舱推进器 水动力 数值计算方法 涡格法 面元法
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双桨式吊舱推进器水动力性能CFD预报方法研究 被引量:2
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作者 马骋 钱正芳 +2 位作者 陈科 蔡昊鹏 庄光宇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期516-523,共8页
基于粘性流体CFD理论,数值预报双桨式吊舱推进器在均流和非均流条件下的水动力性能。均流条件下,采用多参考系模型和滑移网格模型,分别数值模拟前桨和后桨的旋转,将数值结果和试验结果进行了比较,推力的误差不大于4.51%,扭矩误差不大于3... 基于粘性流体CFD理论,数值预报双桨式吊舱推进器在均流和非均流条件下的水动力性能。均流条件下,采用多参考系模型和滑移网格模型,分别数值模拟前桨和后桨的旋转,将数值结果和试验结果进行了比较,推力的误差不大于4.51%,扭矩误差不大于3.35%;非均流条件下,在FLUENT软件中,以Profile的形式导入伴流数据文件,通过数值预报的平均值与敞水工况的试验结果做间接的比较,可以看到总推力系数偏差为5.26%,扭矩系数偏差为3.12%。结果表明,该数值方法对于双桨式吊舱推进器在均流和非均流条件下的水动力性能的预报精度可满足要求。 展开更多
关键词 双桨式 吊舱推进器 CFD 水动力性能
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螺旋桨低频宽带噪声影响参数研究与流—声多目标优化设计 被引量:4
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作者 蒋靖伟 钱正芳 +2 位作者 马骋 陈科 蔡昊鹏 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期184-197,共14页
文章以谱方法为理论基础,以条带法为数值求解方法,针对Sears力响应函数引入厚度修正,建立了螺旋桨低频宽带噪声理论预报方法。通过对比10叶模型螺旋桨水筒试验数据,验证了厚度修正的效果,厚度修正后总声级误差由2 d B减少至1.1 d B。文... 文章以谱方法为理论基础,以条带法为数值求解方法,针对Sears力响应函数引入厚度修正,建立了螺旋桨低频宽带噪声理论预报方法。通过对比10叶模型螺旋桨水筒试验数据,验证了厚度修正的效果,厚度修正后总声级误差由2 d B减少至1.1 d B。文中利用厚度修正后的预报方法,从三个层次六个方面对影响螺旋桨低频宽带噪声的参数进行研究,并实现了流-声多目标优化设计:(1)单个螺旋桨影响参数灵敏度分析:1外半径型值对总声级影响较大,而内半径几乎没有影响。2利用Sobol灵敏度分析法对两个不同叶数螺旋桨的流场参数和螺旋桨参数进行研究发现:不同桨叶下各参数影响因子几乎一致,来流速度对于螺旋桨低频宽带总声级有最大贡献,约为30%的正效应,其次是湍流度约为22%的正效应,而湍流积分长度仅占7%的负效应。(2)单个螺旋桨流—声多目标优化设计研究:以NSGA-Ⅱ为优化算法,结合非定常面元法和低频宽带噪声预报方法,实现流-声多目标优化设计。(3)多个螺旋桨相对关系稳健性分析:对不同螺旋桨低频宽带噪声相对关系稳健性进行研究,分析湍流积分长度和湍流度变化的影响。该文的研究成果为下一步将低频宽带噪声纳入螺旋桨设计考核指标奠定了理论基础。 展开更多
关键词 螺旋桨低频宽带噪声 力响应函数厚度修正 灵敏度分析 流—声多目标优化设计 稳健性分析
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各向异性湍流积分长度数值预报研究
9
作者 蒋靖伟 马骋 +3 位作者 钱正芳 陈科 蔡昊鹏 张赫 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期1161-1172,共12页
文章针对目前模型试验只能获得各向同性湍流积分长度这一现状,建立了各向异性湍流积分长度数值预报方法:(1)RANS预报初始定常流场;(2)大涡模拟计算脉动速度场;(3)脉动速度相关函数计算各向同性湍流积分长度;(4)计算各向异性湍流积分长... 文章针对目前模型试验只能获得各向同性湍流积分长度这一现状,建立了各向异性湍流积分长度数值预报方法:(1)RANS预报初始定常流场;(2)大涡模拟计算脉动速度场;(3)脉动速度相关函数计算各向同性湍流积分长度;(4)计算各向异性湍流积分长度。通过二维水翼模型试验验证了水中各向同性湍流积分长度的数值预报精度,平均误差6.81%;通过风洞螺旋桨验证了空气中各向异性湍流积分长度计算方法。对SUBOFF桨盘面处各向异性湍流积分长度的预报研究发现,各方向湍流积分长度外半径大于内半径;潜艇上部涡团扩散较下部明显,内半径湍流积分长度波峰随着角度增大而内移;Λ11、Λ12和Λ13周向分布受指挥台围壳和稳定翼马蹄涡影响,波峰出现在20°和90°左右;Λ31和Λ32的频率峰值受指挥台围壳和稳定翼马蹄涡脱落频率(约15 Hz)影响,峰值集中在30 Hz以下。该文提出的各向异性湍流积分长度预报方法,为下一步螺旋桨低频宽带噪声预报中构造新的湍流波数谱以提高预报精度提出了思路。 展开更多
关键词 各向异性湍流积分长度 数值预报 CFD 大涡模拟
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肥大型船整流附体的性能研究 被引量:5
10
作者 沈海龙 蔡昊鹏 苏玉民 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第4期359-367,共9页
肥大型船从船舯到船艉,船体的横剖面形状及其面积变化剧烈,从而导致在桨盘面处产生"钩"状或"兔耳"状的舭涡,通过加装整流附体的方式来改善桨盘面处的伴流分布,对于螺旋桨的减震降噪、螺旋桨推进效率的提高是一种有... 肥大型船从船舯到船艉,船体的横剖面形状及其面积变化剧烈,从而导致在桨盘面处产生"钩"状或"兔耳"状的舭涡,通过加装整流附体的方式来改善桨盘面处的伴流分布,对于螺旋桨的减震降噪、螺旋桨推进效率的提高是一种有效的措施。基于CFD技术,在准确预报了某肥大型船伴流场的基础上,参考流经桨盘面的三维流线绕船体分布的特点,分别设计了螺旋桨前置导管、补偿导管和整流鳍,预报并分析了各附体对船体尾流场的影响,分析了整流附体的工作机理,比较了工作于各附体伴流场中螺旋桨的效率。计算结果显示,加装整流附体后,桨盘面处的舭涡消失了,并且三种附体对螺旋桨的效率都有显著的提升。 展开更多
关键词 CFD 伴流分数 尾流场 肥大型船 舭涡 整流鳍 前置导管 补偿导管
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扭矩平衡式水下机器人推进器研究 被引量:3
11
作者 蔡昊鹏 苏玉民 《船舶力学》 EI 北大核心 2009年第2期210-216,共7页
某些水下机器人横向尺度较小,往往与其主推螺旋桨直径处于同一量级;螺旋桨旋转所带来的扭矩会使机器人产生明显的横倾;所以,在水下机器人的推进器设计过程中就必须考虑保持机器人的纵向稳定性。该文就此问题提出了一种集成式扭矩平衡推... 某些水下机器人横向尺度较小,往往与其主推螺旋桨直径处于同一量级;螺旋桨旋转所带来的扭矩会使机器人产生明显的横倾;所以,在水下机器人的推进器设计过程中就必须考虑保持机器人的纵向稳定性。该文就此问题提出了一种集成式扭矩平衡推进器,该推进器利用与保护导管相连的后置定子产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩,导管、导管支架、定子与驱动主机集成为一体,推进器整体无扭矩输出,通用性强。此后给出了推进器的理论设计方法及过程,应用面元法理论对所设计推进器进行了水动力性能计算分析。最后讨论了定子各参数对推进器性能的影响。 展开更多
关键词 扭矩平衡 集成式推进器 面元法 后置定子 推进器设计
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水下航行体推进器设计方法研究 被引量:5
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作者 蔡昊鹏 苏玉民 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期428-433,469,共7页
为了保持水下航行体的横向稳定性,避免在螺旋桨驱动时航行体发生横滚,提出了一种扭矩平衡式推进系统及其数值设计方法.推进器利用与保护导管相连的扭曲后置定子产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩.设计方法中,采用基于面元法理论的... 为了保持水下航行体的横向稳定性,避免在螺旋桨驱动时航行体发生横滚,提出了一种扭矩平衡式推进系统及其数值设计方法.推进器利用与保护导管相连的扭曲后置定子产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩.设计方法中,采用基于面元法理论的数值设计方法设计出螺旋桨,并通过数值迭代设计出导管和后置定子以满足推进器扭矩平衡的条件,最后进行总推力或总功率的校核完成设计工作.文中给出了某鱼雷和某水下机器人推进器的设计过程.通过面元法理论进行了设计参数的研究.设计范例表明了所提出的扭矩平衡式推进器数值设计方法的有效性和优越性. 展开更多
关键词 扭矩平衡 推进器设计 面元法 水下航行体
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面元法预估导管螺旋桨水动力性能的一种新方法(英文) 被引量:5
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作者 蔡昊鹏 苏玉民 +1 位作者 李鑫 沈海龙 《Journal of Marine Science and Application》 2009年第4期275-280,共6页
采用一种新的方法预估导管螺旋桨的水动力性能;导管和螺旋桨均采用基于速度势的面元法,它们间的影响通过相互的诱导速度势数值迭代来体现.与诱导速度体现相互影响的方法相比,本文方法可节省编程及计算时间;对JD系列导管螺旋桨的计算与... 采用一种新的方法预估导管螺旋桨的水动力性能;导管和螺旋桨均采用基于速度势的面元法,它们间的影响通过相互的诱导速度势数值迭代来体现.与诱导速度体现相互影响的方法相比,本文方法可节省编程及计算时间;对JD系列导管螺旋桨的计算与实验结果的比较表明,该方法可以有效地预估导管螺旋桨的水动力性能. 展开更多
关键词 面元法 导管螺旋桨 速度势迭代 定常水动力性能
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基于面元法的三维机翼数值设计 被引量:2
14
作者 蔡昊鹏 苏玉民 沈海龙 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2009年第6期30-35,共6页
利用一种数值迭代方法设计出具有给定目标压力分布形式和环量及厚度分布的三维机翼。取一初始机翼,应用考虑尾涡衰减及卷曲的面元法计算三维机翼的流体动力性能,对机翼几何形状进行小的扰动并计算由此引起的压力变化,形成雅可比行列式,... 利用一种数值迭代方法设计出具有给定目标压力分布形式和环量及厚度分布的三维机翼。取一初始机翼,应用考虑尾涡衰减及卷曲的面元法计算三维机翼的流体动力性能,对机翼几何形状进行小的扰动并计算由此引起的压力变化,形成雅可比行列式,求解出几何修正因子以改变机翼几何形状,多次迭代后得到具有目标压力分布形式的机翼。再由给定的环量及厚度分布修改目标压力,重新设计机翼,最后得到符合设计要求的三维机翼。重点讨论了数值设计中尾涡模型、目标压力分布形式、几何控制点对设计结果的影响,及如何加快计算收敛。算例分析表明,设计方法收敛快速、有效可行,计及尾涡衰减及卷曲能够得到更准确的设计结果,目标压力分布形式和几何控制点的选取决定了设计机翼的光顺性。 展开更多
关键词 三维机翼 面元法 数值设计 压力分布 环量分布
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水下退化图像处理方法 被引量:17
15
作者 张赫 徐玉如 +2 位作者 万磊 唐旭东 蔡昊鹏 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期827-833,共7页
针对水下图像退化现象严重、有效信息提取困难等问题,提出了水下退化图像处理方法.该方法通过分析水下图像退化过程,提出了基于大气湍流模型获取水下图像退化函数的方法,并利用频域滤波完成了退化图像的复原工作;进而将人工鱼群优化算... 针对水下图像退化现象严重、有效信息提取困难等问题,提出了水下退化图像处理方法.该方法通过分析水下图像退化过程,提出了基于大气湍流模型获取水下图像退化函数的方法,并利用频域滤波完成了退化图像的复原工作;进而将人工鱼群优化算法与图像二维Abutaleb熵信息相结合,利用一种二维最大熵阈值分割算法进行图像有意义区域分割.由于人工鱼群算法不需要了解问题的特殊信息,只进行问题优劣比较,使得该算法自适应性和收敛速度得到大幅提升.水池实验结果表明:该方法明显改善水下退化图像模糊度高、对比度低的问题,具有较优的分割效果,处理过程时间较短,具有一定的实用性. 展开更多
关键词 水下图像复原 水下图像分割 退化函数 湍流模型 人工鱼群算法 二维熵阈值
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桨前节能装置节能效果的理论预报方法 被引量:7
16
作者 沈海龙 蔡昊鹏 苏玉民 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1418-1422,共5页
针对节能装置节能效果的预报仍然依赖模型试验,理论方法对节能效果的预报存在较多困难的问题,提出了一种基于面元法和RANS(Reynolds Average Navier-Stokes)方程的桨前节能装置节能效果的理论预报方法,并以此准确预报了某肥大型船裸船... 针对节能装置节能效果的预报仍然依赖模型试验,理论方法对节能效果的预报存在较多困难的问题,提出了一种基于面元法和RANS(Reynolds Average Navier-Stokes)方程的桨前节能装置节能效果的理论预报方法,并以此准确预报了某肥大型船裸船体及安装节能装置后船体桨盘面的伴流场,在此基础上,采用低阶面元法,编写了在该伴流场中螺旋桨非定常水动力性能的预报程序,预报了螺旋桨前置导管、补偿导管和整流鳍的节能效果.计算结果表明,采用该方法预报桨前节能装置的节能效果是可行的,安装3种节能装置后,螺旋桨的效率均有显著提高. 展开更多
关键词 桨前节能装置 节能效果 雷诺平均纳维-斯托克斯方程 尾流场 面元法
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一种基于CFD的水动力系数计算新方法(英文) 被引量:7
17
作者 张赫 徐玉如 蔡昊鹏 《Journal of Marine Science and Application》 2010年第2期149-155,共7页
Applications of computational fluid dynamic(CFD) to the maritime industry continue to grow with the increasing development of computers.Numerical approaches have evolved to a level of accuracy which allows them to be ... Applications of computational fluid dynamic(CFD) to the maritime industry continue to grow with the increasing development of computers.Numerical approaches have evolved to a level of accuracy which allows them to be applied for hydrodynamic computations in industry areas.Hydrodynamic tests,especially planar-motion-mechanism(PMM) tests are simulated by CFD software-FLUENT,and all of the corresponding hydrodynamic coefficients are obtained,which satisfy the need of establishing the simulation system to evaluate maneuverability of vehicles during the autonomous underwater vehicle scheme design stage.The established simulation system performed well in tests. 展开更多
关键词 水动力系数 CFD软件 软件计算 计算流体动力学 自治水下机器人 流体力学计算 力学测试 FLUENT
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应用基于MPI的混合粒子群算法的三维水翼优化设计(英文)
18
作者 张赫 徐玉如 蔡昊鹏 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第9期977-985,共9页
提出一种三维水翼的优化设计方法。方法应用混合粒子群算法(HPSO)与边界元法相结合进行三维水翼的优化和性能计算工作、应用多级罚函数法解决水翼设计这一多约束、多变量的优化问题。基于免疫理论和惯性权值非线性递减策略的混合微粒群... 提出一种三维水翼的优化设计方法。方法应用混合粒子群算法(HPSO)与边界元法相结合进行三维水翼的优化和性能计算工作、应用多级罚函数法解决水翼设计这一多约束、多变量的优化问题。基于免疫理论和惯性权值非线性递减策略的混合微粒群算法,能够有效抑制算法早熟收敛,平衡全局和局部搜索能力。优化设计过程中,水翼的剖面形状、攻角及展弦比作为设计变量,给定的压力分布形式、升阻力系数作为设计约束或设计目标。混合粒子群算法通过划分子种群、应用基于MPI通信机制的并行计算来实施,最大限度减小了计算时间。设计算例表明了文中提出的三维水翼优化设计方法收敛速度快、计算时间短、有效可行。 展开更多
关键词 三维水翼 优化设计 混合粒子群算法 边界元法 MPI
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三维机翼尾涡卷曲的数值模拟 被引量:4
19
作者 蔡昊鹏 苏玉民 +1 位作者 李鑫 沈海龙 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期136-140,共5页
为使三维机翼尾涡卷曲更加真实,在计算诱导速度时引入衰减函数和有限半径涡核分别体现流体黏性作用下尾涡强度的衰减和尾涡扩散.应用面元法解析式计算奇点的诱导速度,在偶极附近区域用涡环代替偶极,利用尾涡面上的运动学条件来确定尾涡... 为使三维机翼尾涡卷曲更加真实,在计算诱导速度时引入衰减函数和有限半径涡核分别体现流体黏性作用下尾涡强度的衰减和尾涡扩散.应用面元法解析式计算奇点的诱导速度,在偶极附近区域用涡环代替偶极,利用尾涡面上的运动学条件来确定尾涡面的卷曲形状.数值模拟结果表明:涡核半径参数有一最佳值;考虑尾涡衰减可使卷曲更接近实验结果;采用曲线拟合方法确定衰减函数是可行的. 展开更多
关键词 机翼 尾涡卷曲 衰减函数 有限涡核
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The design of propeller and propeller boss cap fins(PBCF) by an integrative method
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作者 马骋 蔡昊鹏 +1 位作者 钱正芳 陈科 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2014年第4期586-593,共8页
Generally, after a marine propeller design, the propeller boss cap fins (PBCF) design concerns with an optimal selection of model test results, without a due consideration of the interaction between the PBCF and the... Generally, after a marine propeller design, the propeller boss cap fins (PBCF) design concerns with an optimal selection of model test results, without a due consideration of the interaction between the PBCF and the propeller. In this paper, the PBCF and the propeller are considered as a whole system with their design as an integrative process, in which the concept of the increased loading in the blade root is incorporated. The load distribution on the blade becomes well-proportioned due to the increased loading in the blade root, and it is advantageous to the reduction of the vibratory force and the blade tip vortex. The blade root area is stronger in withstanding forces, and is not easy to be vibrated, therefore, the increased loading there is beneficial to the noise reduction. The disadvantage of the increased loading in the blade root is the generation of the hub vortex behind the boss cap, but the hub vortex can be broken up by the energy saving hydrodynamic mechanism of the PBCF. The integrative design method introduced in this paper can provide a higher efficiency for propellers under the same design conditions. In this paper, an integrative propeller and PBCF design method including the theoretical design and the numerical optimization design is proposed, based on the potential flow theory, the CFD tools, the improved particle swarm optimization algorithm, and the model tests. A propeller with the PBCF is designed based on the method of integrated increased loading in the blade root for a cargo vessel in this paper. The cavitation tunnel model test results show that the propeller and the PBCF thus designed enjoys a higher efficiency, and the design method is effective, reliable and practical. 展开更多
关键词 propeller boss cap fins (PBCF) integrative design increased loading in blade root
原文传递
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