转子翼驱动功率与升/阻力特性研究

为了研究新型的Magnus转子式减摇装置(转子翼)的驱动功率问题,本文通过转子翼上动态流体力矩和平均转子角速度计算伺服系统驱动功率。采用ANSYS-Fluent进行转子翼水动力三维瞬态仿真试验,得到横摇周期内动态水动力特性;根据动态流体力和转子角速度,按照惯性力矩、摩擦力矩和粘滞阻力矩3部分计算得出转子翼上的总力矩。研究结果表明:长度3 m、直径0.4 m的转子翼,航速7 kn时,平均升阻比大于4;转子翼在低航速时亦可产生足够升力;转子翼单位投影面积升力大于传统翅片形减摇鳍,阻力则反之;转子翼的驱动功率小于传统减摇鳍。

Magnus减摇装置及其升/阻力特性分析

为了研究基于Magnus效应的船用减摇装置(转子翼)的水动力特性,本文结合美国Quantum公司推出的Maglift型产品,采用ANSYS软件分析了不同航速、转速下转子翼的升/阻特性。建立了转子翼绕流的几何模型,利用ANSYS-CFX对转子翼的升/阻力及升/阻系数进行稳态仿真分析,将得到的升力进行非线性曲面拟合,得到转子翼升力与转速和航速的关系。仿真结果表明:转子翼的升/阻力受航速、转速的影响显著,均随二者的增加而增加;与传统减摇鳍对比,Magnus减摇装置具有更高的升力系数,开展对Magnus减摇装置的水动力分析具有十分重要而深远的意义。

零航速下的船用多功能翼水动力分析

为了研究船用多功能翼在零航速下水动力特性和展弦比效应,采用计算流体力学(CFD)软件和动网格技术对其进行三维水动力仿真。船用多功能翼根据荷兰Rotor Swing公司推出的可伸缩尾翼稳定器产品WING Stabilizer建立的几何模型,分析其在不同展弦比、攻角和摆动周期下的升/阻力特性。仿真结果表明,对于翼面积为0.5 m^(2)的船用多功能翼,在3~5内选择其展弦比,能在提高升力的同时,产生较小的阻力。因此可以认为多功能翼与常规减摇鳍对不同,过大的展弦比会降低鳍的升阻比。