基于FMEA和FTA的VLCC翼型风帆装置风险分析

为了保证VLCC翼型风帆装置的安全有效运行,开展基于FMEA和FTA方法的风帆系统风险分析,以设计工作流程为主线,分别判断风帆在各工况下机械、结构、电气、液压等方面潜在的失效模式、原因和后果,评估每个失效模式的可能性、严重性和探测性水平,基于风险优先数RPN判定失效模式的风险程度,制定高风险项的安全防控措施。基于故障树方法,以“无法紧急降帆”为顶事件,逐层分析分析其故障原因,确定不同事件的逻辑关系,构建故障树,针对每个基本事件制定防控措施。

无人帆船刚性翼帆翼型优化研究

刚性翼帆无人帆船在阵风或恶劣海况下航行时,作用在翼帆上的空气动力强度变化较大,导致翼型空气动力学性能变差,影响无人帆船的航行性能。采用Bezier曲线方程建立翼型的数学模型和NSGA-II多目标优化算法,集成三维CAD软件SolidWorks和CFD软件STAR CCM+,以最大推力和最小侧向力为优化目标对刚性翼帆的翼型进行优化。结果表明,在15°帆向角下和(30~80)°航向角范围内,优化翼型比初始翼型推力平均值增加,侧向力基本保持不变。优化翼型在保证无人帆船航行稳性不变的情况下,有助于提升无人帆船的快速性和机动性。

翼型风帆的气动力学分析研究

在NACA0006翼型和圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型翼型风帆,并采用标准κ-ε模型,利用FLUENT软件对翼型在8个不同风向角下的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得翼型风帆在8种不同风向角下的升力系数和阻力系数,并对计算风帆模型进行风洞试验,风洞试验得到的升力系数和阻力系数结果与模拟计算结果有较好的吻合,通过试验结果对比证明其升力系数比常规的矩形圆弧风帆有很大提高.

基于翼型理论的风帆助航技术分析

分析目前船舶利用风能辅助推进的方式,在模型试验的基础上,分析翼型风帆和传统风帆的动力特性.对船舶应用基于翼型理论的风帆助航技术的经济性进行分析,提出在当前形势下船舶采用风帆助航技术的必要性及后续需要解决的问题.

风帆翼型改进及载荷特性分析

在传统圆弧形风帆和NACA翼型的基础上,针对船用助航风帆的特点提出一种改进型的风帆翼型,利用Fluent软件,采用标准k-ε模型对传统圆弧形帆、NACA翼型和改进翼型在5-20 m/s、0-90°不同流速和不同攻角下翼型的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得了相应的升力系数和阻力系数以及升阻比,证明其升力和阻升比均比传统圆弧形风帆有很大的提高.

改进型帆翼参数对载荷特性影响分析

风帆助航是新能源应用于船舶航运的重要途径。论文以改进帆翼为研究对象,采用标准k-?湍流模型描述改进帆翼流体动力学特性,对拱度比为0.02~0.2的改进帆翼附近的流场压力分布、产生的升力和阻力进行数值分析。求解不同相对风向角时各改进帆翼对船舶产生的最大助推力系数和横向力系数。综合考虑各种拱度比下改进帆翼的升力、最大升阻比随风力几何攻角的变化规律、最大助推力系数随相对风向角的变化规律,拱度比为0.1的改进帆翼为最优翼型。通过进一步的数值模拟得知,拱度比为0.1的改进帆翼最佳几何攻角为27°,最适宜的相对风向角为110°,此时改进帆翼对船舶产生的助推力系数达到最大,为1.721。