川江匹配桨试验研究

在川江 194 1kW推船船队机桨不匹配的情况下 ,采用 90 %的常用负荷和船队伴流分数 ,根据荷兰瓦格宁根船模试验水池BB型螺旋桨设计图谱确定螺旋桨的最佳直径螺距比及螺旋桨效率 ,尝试B型桨和MAU型桨剖面进行组合的组合桨型 ,使新设计桨与原船队有较佳的匹配性能 。

基于Simulink轴系详细建模的瞬态船机桨匹配特性

为研究船舶推进系统在瞬态工况下的船机桨匹配特性及弹性联轴节参数(刚度和阻尼系数)对优化负载冲击响应的影响,综合考虑船舶主机、轴系、螺旋桨、阻力及弹性联轴节外部特性,细化船机桨动态匹配离散动力学模型。使用Simulink搭建仿真模型,以某四机双桨科考船为研究对象进行详细建模,并对来自主机和螺旋桨端负载冲击工况的匹配结果进行快速工程预报;通过参数分析评估不同联轴节参数对负载冲击响应的影响;结合该船实测航行数据,对匹配理论及仿真结果进行验证。结果表明:选取适当的弹性联轴节刚度和阻尼对削减系统冲击响应动态特性存在显著影响;刚度过低会加剧系统冲击,过高的刚度和阻尼系数会使系统趋向于全刚性响应,不利于削减冲击。这一结果在实船测试中得到进一步验证和支持。在实际工程应用中,适当选择联轴节刚度和阻尼有利于改善系统冲击响应特性。考虑弹性联轴节的船机桨匹配模型可为优化船舶动力系统的设计选型和拓展船机桨匹配应用提供指导。

基于改进飞蛾扑火优化算法的船机桨匹配设计研究

基于改进飞蛾扑火优化(Improved Moth-Flame Optimization,IMFO)算法,以两艘现有船舶为计算实例,展开了综合考虑螺旋桨推进效率、空泡性能和桨叶强度的船机桨匹配工作。以遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和原始飞蛾扑火优化(Moth-Flame Optimization,MFO)算法为对比算法,分析了IMFO辅助船机桨匹配工作时的性能。数值实验的结果表明,在解决船机桨匹配问题时,IMFO算法的收敛时间相比GA算法在两个算例中分别缩短了44.24%和54.14%,相比MFO算法分别缩短了23.9%和23.12%。此外,在求解精度方面,在计算示例1中,IMFO算法相比GA算法和MFO算法略有提升;而在计算示例2中,IMFO算法相比GA算法提高了3.66%,较MFO算法提高了0.98%。最后,通过对两个算例的可行解空间进行可视化表示,进一步讨论了IMFO算法的求解性能。上述结果对比证明了IMFO算法具备强大的全局搜索能力,在解决船机桨匹配问题时具有良好的竞争力和鲁棒性。

活塞动力螺旋桨飞机桨发匹配性能仿真研究

螺旋桨和发动机的匹配工作性能直接关系到螺旋桨飞机的总体性能。针对活塞动力螺旋桨飞机,研究了巡航阶段桨发匹配选速方法。以螺旋桨、活塞发动机和飞机飞行性能计算模型为基础,通过引入匹配推力系数参数,建立了螺旋桨进距比与螺旋桨效率之间的关系,并采用螺旋桨效率和发动机耗油率的比值寻优的方法,获得最优桨发匹配转速。以此寻优方法,针对飞行过程中飞机不断降低的重量,计算不同的最优桨发匹配转速,作为巡航剖面桨发匹配选速依据,并进行了性能计算分析。计算结果表明,飞机巡航阶段采用桨发匹配最优选速飞行,相比于恒转速飞行,可以显著地提升巡航性能。

基于CFD的电力推进系统机桨匹配特性研究

为分析异步电机带定距桨电力推进系统的机桨匹配特性和规律,考虑船舶运营后的污底阻力,通过建立船舶污底与粗糙度的对应关系,数值模拟分析某型电力推进船舶阻力变化规律。基于STAR-CCM+软件建立数值水池,模拟分析常规螺旋桨设计与优化螺旋桨设计下的敞水虚拟试验、阻力虚拟试验和自航虚拟试验结果,结合机桨匹配点设计对实船尺度下的航速性能进行预报。通过研究发现:在船舶设计阶段减小定距螺旋桨的螺距比,可以使得新船的螺旋桨以较轻的负荷运转,从而获得较高的航速性能,对于异步电机带定距桨电力推进船舶机桨匹配设计具有借鉴意义。

混合动力港作拖轮多工况模式的机桨匹配设计

以5000 HP拖轮的混合动力系统为例,根据作业工况对推力和航速的需求,分析主机、动力电池、轴带电机和舵桨的特性,以了解相互的变化特点、配合关系和工作范围。混合动力系统通过变工况下不同原动机的转速与负荷合理匹配使能量得到最佳转换以实现效率最优,达到节能减排和延长设备使用周期目的。

某型通航飞机桨发匹配性能分析方法研究

在一个通航飞机型号的研发过程中,各子系统方案的设计是否合理,要通过与其对应的性能需求是否匹配合理来判断评估。对于通航动力系统的设计而言,合理的桨发匹配方案至关重要,在满足设计指标要求的同时,尽可能兼顾经济性、可靠性等指标。主要从国内通航企业研发视角出发,对桨发匹配后的性能计算方法进行分析,研究对发动机在不同高度、温度、进气压力、转速情况下的功率提取方法,以及在不同飞行速度情况下桨发匹配后的螺旋桨拉力转化方法,为国内通航研发企业的动力选型方案性能评估分析提供借鉴。

基于Modelica语言的某气垫船机桨匹配建模及仿真

为满足某型气垫船推进系统的性能指标,开展基于国产化软件平台的机桨匹配算法研究。以某型气垫船的推进系统为对象,建立数学模型,并以基于Modelica语言的国产仿真平台MWorks为基础对该系统进行建模仿真。通过研究变螺距角、变转速时气垫船推进系统的性能,对机桨匹配算法进行优化。仿真结果表明,优化算法可满足螺距角变距时间要求、螺距角稳态误差要求以及燃机机动性能曲线要求,所提出的机桨匹配控制算法满足性能要求,研究结果可为类似气垫船推进系统设计提供借鉴。

基于IMONGO算法的船-机-桨参数匹配技术

传统船-机-桨参数匹配还停留在图谱法研究中,不能满足船舶精细化设计要求,为此提出一种船-机-桨参数匹配的新方法。首先,基于船-机-桨匹配动态数学模型构建船-机-桨参数匹配的多目标优化模型;其次,以最小化发动机燃油消耗、最大化推进系统效率及最小化燃烧物排放为目标函数;然后,采用改进的多目标北方苍鹰优化算法(IMONGO)计算船-机-桨匹配参数。最后,使用排序优选技术(TOPSIS)对Pareto解集的性能进行排序,选出排序靠前的匹配参数组合。通过试验验证,燃油消耗率降低5.97%,发动机燃烧物排放中氮氧化物排放体积比降低19.49%,碳烟(soot)排放质量分数降低20.1%,船舶推进系统效率提高到0.59,优化的船-机-桨匹配参数对实际工程设计具有巨大参考价值。

某客滚轮船-机-桨匹配分析及螺旋桨优化

为解决某客滚轮试航时出现的主机超负荷、转速无法升高故障,采用CATIA软件对船体建模,利用STAR-CCM+软件进行船体水动力仿真,通过船体阻力计算、系泊特征校核、自由航行计算,确定故障原因为螺旋桨较重,匹配不合理,与实船测试结果一致。对螺旋桨进行优化,设计理论高效桨并进行匹配分析,结果表明:更换新桨后,船舶最高航速达到15 kn,提升0.2 kn,且主机功率储备为15%,满足设计要求。

LNG燃料改装船保留原有螺旋桨的机-桨匹配分析

由柴油燃料改装为LNG燃料的船舶,其最低改装成本方案是仅将原型柴油发动机变更改成LNG发动机,原有的轴系、螺旋桨保留不变。有关资料表明,对于内燃机,因其燃料特性的改变将引起发动机的工作特性改变,因此如将原发动机的燃料转变为LNG燃料并仍采用原有螺旋桨的改装船,应开展机-桨匹配的可行性分析,以减少此类改装船推进系统匹配问题的风险。本文举例介绍由柴油改为LNG燃料船舶的机-桨匹配性分析、校核、修正流程和方法。

基于遗传算法的可调桨船舶油耗优化

本文针对长江航行调距桨船舶的螺距优化问题,对船舶调距桨螺距、船舶柴油机转速与船舶油耗量之间的关系进行研究。通过阻力计算、调距桨敞水效率分析和船-机-桨匹配,建立长江干线航行船舶螺距-油耗优化模型;进而对遗传算法进行改进,在交叉过程中对个体进行聚类、采用多父代的交叉算子,减少无效交叉,提高种群丰富性;基于改进后的遗传算法,对建立的优化模型进行求解,通过案例分析计算船舶在长江干线不同航段航行.的最佳螺距分配。结果表明,使用最佳螺距航行的船舶单航次油耗量比定距桨船舶降低478%。

基于CFD技术的机桨匹配初步设计

针对传统机桨匹配设计的局限性,提出将计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术应用到机桨匹配初步设计计算中。应用Fluent软件计算螺旋桨性能参数,在一定进速系数范围内进行机桨匹配。运用CFD技术预报螺旋桨性能参数,结果表明试验值与预报值的吻合度较高,该CFD技术可应用到机桨匹配实际设计中。将CFD技术应用到机桨匹配初步设计中进行实例计算比较,结果表明该设计思路具有一定的可行性。

机桨匹配初步设计软件实现方法研究

研究现有机桨匹配初步设计软件设计方法及其存在缺点,提出正确实现机桨匹配初步设计软件思路和实现方法。该方法从初步设计概念出发,搜索满足机桨匹配且效率最高的桨及对应主机,可用于绘制船舶一定航速下,定桨径不同转速及不同桨径最佳转速机桨匹配分析曲线。变换不同航速,还可得到完整的分析图谱。

基于船机桨匹配和波浪统计的船舶失速系数分析

为减少温室气体排放,国际海事组织(IMO)提出了新船能效设计指数(EEDI)规范要求,但尚未明确其中失速系数的计算方法.针对失速系数的估算方法进行了分析探讨,提出了一种基于船机桨匹配和长期波浪统计数据的失速系数计算方法.该方法中考虑了船机桨间的能量传递和水动力相互干扰,同时用船舶运营海区的长期波浪统计数据作为环境参数,对一艘实际运营的集装箱船进行了试算,并与IMO规范值、中国船舶科学研究中心回归公式和目前应用较广的NMRI方法进行了对比.结果表明:由所提出的方法得到的失速系数,其变化规律与NMRI法一致且更为保守,能指导船舶能效设计,更有利于保障船舶在实海域中的航行性能.

基于互联网的船舶机桨匹配远程计算平台

为满足远程船舶机桨匹配设计的需求,结合MATLAB和C#平台进行混合编程,运用Easyui进行用户交互界面设计,介绍一套基于互联网的B/S架构船舶机桨匹配远程计算平台。在该平台上通过船舶机桨匹配中的初级匹配、终结匹配和空泡校核等3个实例进行平台测试。测试结果表明,该平台操作简单、计算速度快、结果准确,能很好地实现远程机桨匹配计算,可为未来船舶动力系统工况在线监测及"互联网+"环境下的机桨动态匹配提供工程基础。

高低工况螺旋桨空泡性能试验与机桨匹配设计

对某型测量船螺旋桨的脉动压力进行了理论估算,并开展不同螺距比的螺旋桨空泡性能模型试验,预报不同设计工况的空泡性能及脉动压力,获得了不同螺距下的背空泡及面空泡限界,尤其是小螺距比下的面空泡斗特性。在此基础上,针对目标船不同任务模式下的使用要求,结合主机特性,对其高低航速工况进行了机桨匹配优化设计。实船试验结果和使用情况表明,机桨匹配设计较为合理。

切割桨叶随边以适应船-机-桨的匹配

船机桨匹配的优劣直接影响船舶的正常运行.对试航后负荷偏重的桨叶可采用切割随边的方法来减轻负荷,从而达到较好的匹配.文中对具有NACA-66mod.,a=0.8剖面的两只桨模(A,B)进行了3%、5%、7%随边切割后的计算和敞水试验,得出随边切割引起的螺距及拱度的变化。

拖网渔船船-机-桨-网匹配研究

在拖网渔船的设计中,需要重点考虑螺旋桨与船-机的匹配、渔具与船-机-桨的匹配,实现推进系统的高效能发挥。本文引入时间概率的最佳螺旋桨参数优化确定方法,考虑拖网渔船设计的限制条件,通过优化分析,达到运营工况综合效能最佳,实现螺旋桨与船-机的合理匹配。从拖网渔船数据库中选取30艘运营状况优良的渔船进行有效拖力计算,建立拖网渔船有效拖力与主机功率和拖速的多元非线性回归方程,依据此方程得出的有效拖力结果选择网具和网板,实现有效拖力与渔具的合理匹配,最终实现渔具与船-机-桨的合理匹配。通过实船计算对比,验证了回归的有效拖力估算公式误差范围和适用性。研究表明:在拖网渔船设计初期,可以利用该公式估算有效拖力进行网具和网板的匹配,实现技术经济优化论证,最终实现船-机-桨-网的优化匹配。

渔船机桨匹配研究进展

渔船的船机桨匹配是一个贯穿渔船设计、制造和使用过程的重要问题,目前也出现了多种渔船机桨匹配的优化改进方法。中国渔船众多,由于渔船多工况的特性,渔船机桨匹配还存在一些问题,若船机桨不匹配,会出现过载,产生敲缸和拉缸等严重故障,因此,需要制定出相对优化的船机桨匹配方案。本文综述了中国渔船及其工况分布特点、渔船主机发展现状,以及基于多工况的船机桨特性、机桨匹配集成设计、主机选型方法和螺旋桨设计方法等机桨匹配研究进展,并针对船机桨匹配研究中存在的问题,提出未来渔船的船机桨匹配研究应朝着低碳性与经济性、基于智能算法优化、适应不同工况条件等方向发展,以期为渔船的船机桨匹配方案设计提供科学参考。