非定常流中桨后舵附推力鳍的数值模拟

采用基于速度势的面元法计算螺旋桨与其后舵附推力鳍的非定常水动力性能,船体对螺旋桨的影响以桨盘面处的非均匀伴流来模拟.计算了螺旋桨0.7半径处在旋转一周过程中表面压力分布的变化情况,并与试验数值进行对比.在此基础上,计算了处于非均匀来流的螺旋桨后的舵附推力鳍的水动力性能.舵附推力鳍与螺旋桨的互相干扰以迭代处理,分析了采用不同剖面的推力鳍其助推效率的变化,将鱼形鳍剖面引入推力鳍中,并对鱼形鳍随边处进行了一些修改,计算了螺旋桨在旋转一周过程中,鱼形推力鳍助推效率的变化,计算结果与相同展长、弦长的NACA0018剖面相比,鱼形鳍的助推效率增加了约30%.

面元法计算桨后舵附推力鳍水动力性能

为了提高船舶的推进性能，达到节能的目的，采用升力面法和基于速度势的面元法分别计算螺旋桨与舵附推力鳍的水动力性能，对影响推力鳍助推性能的几个主要参数进行了变尺度研究．采用双曲面元以消除面元间的缝隙，采用迭代计算来处理螺旋桨与舵附推力鳍的相互干扰．计算了在舵附推力鳍影响下螺旋桨尾流场周向诱导速度沿径向的分布．从理论上说明了推力鳍的助推节能原理，分析了加装舵附推力鳍之后螺旋桨水动力性能的变化．计算结果表明，舵附推力鳍可以吸收螺旋桨尾流场的部分旋转能量产生附加推力，其助推效率可达3％～4％．

舵球推力鳍对最小推进功率的影响

针对安装有水动力节能装置的船舶,在最小推进功率的评估中,IMO临时导则的估算公式尚未涉及节能装置的影响.以数值模拟为主要手段,以大型散货船及其舵球推力鳍为研究对象,在验证了数值模拟方法的可靠性之后,重点对舵球推力鳍影响下的伴流分数、推力减额以及产生的节能效果进行了研究,为完善最小推进功率导则提供技术支撑.研究认为,临时导则第3.9条中静水阻力经验公式有良好的精度;舵球推力鳍对船舶静水阻力的影响很小,几乎可以忽略不计;数值计算结果显示,舵球推力鳍对推力减额、伴流分数有明显的影响,舵球推力鳍在超低航速时的节能效果远高于设计航速的节能效果,但是经验公式中并没有考虑节能装置在超低航速时对推进性能的影响.

非线性涡格法预报桨后舵附推力鳍水动力性能

对螺旋桨与舵附推力鳍分别采用升力面法和非线性涡格法计算.螺旋桨、舵附推力鳍两者之间的相互干扰采用迭代计算.数值计算过程中考虑了推力鳍端部分离涡的影响,提高了理论预报的准确性.螺旋桨尾流区分为过渡区和远尾流区.过渡区长度取3.0D,以使舵附推力鳍完全处于螺旋桨尾流的过渡区内,过渡区采用圆锥螺旋面来模拟涡片的变形现象.对影响推力鳍助推效率的几个主要参数进行了变尺度研究.并将结果与前人的计算结果进行了对比,计算结果显示螺旋桨后的舵附推力鳍助推效率随着安装角的改变而显著变化.存在最佳安装角,大约为5°,离开这个最佳安装角,推力鳍的助推效率将下降;推力鳍的展长与螺旋桨半径之比在0.9左右时推力鳍的助推效率最高;螺旋桨进速系数越小,推力鳍的助推效率越大.

桨后舵附推力鳍理论计算

螺旋桨与舵附推力鳍,分别采用升力面法和基于速度势的面元法计算,两者之间的相互干扰采用迭代计算。在计算面元的影响系数时,应用了Morino导出的解析计算公式,以加快数值的计算速度。分析了不同螺旋桨尾涡模型对舵附推力鳍水动力性能的影响,并提出一种新的螺旋桨尾涡模型。计算了加装舵附推力鳍之后螺旋桨尾流场周向诱导速度沿径向的分布。对影响推力鳍助推效率的几个主要参数进行了变尺度研究。

带有推力鳍的吊舱推进器水动力性能研究

使用FLUENT软件对拖式吊舱推进器的水动力性能进行分析,由于涉及到螺旋桨、桨毂和舱体、支架的相互干扰问题,采用多参考系模型来进行相互干扰平均效果的计算。计算了不同进速系数下普通吊舱推进器的推力系数、扭矩系数,并与实验数据进行对比,绘制敞水性能曲线。同时提出了几种带有推力鳍的吊舱推进器,对其进行了水动力性能计算,并与普通吊舱推进器的水动力性能进行比较,最后又分析了推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响。

船舶运动状态下舵附推力鳍水动力性能分析

采用基于RANSE的数值波浪水池技术和数值拖曳水池技术,针对75 000 t船模型开展带有纵摇和横摇运动的自航CFD模拟研究。首先进行静水中的船模阻力和自航CFD模拟,通过与模型试验结果比较,初步验证了文中的CFD模拟方法 ;随后开展不同运动状态下是否带有舵附推力鳍的船模自航CFD模拟,并对该种状态下的船模阻力、运动响应以及船后螺旋桨的推力和扭矩等进行分析,获得相关变化特性。该项研究对于运动中船舶快速性研究和预报等,具有较好的指导意义和参考价值。

Fluent在螺旋桨与舵附推力鳍数值模拟中的应用

动力系统是船舶的重要组成部分,随着船舶的高速化、大型化发展趋势,对船舶动力系统的性能有更高的要求,在船舶动力系统中,螺旋桨是一种具有复杂作用力的机构,舵附推力鳍是螺旋桨的尾流能量收集装置,对于改善舰船螺旋桨的水动力性能有重要作用。Fluent是一种计算流体力学CFD的数值模拟软件,广泛应用于各种机械设备如机翼、汽车、风力发电机扇叶等的流体动力学分析。本文首先介绍了Fluent的基本原理,采用面元法建立了螺旋桨的流体动力学模型,并基于Fluent对螺旋桨和舵附推力鳍进行了有限元建模和水动力特性仿真。

舵附推力鳍在导管桨推轮上的应用

结合某内河推轮的模型,初步研究了舵附推力鳍在导管桨推轮上应用的可能性及其安装等有关问题,为舵附推力鳍在导管桨推轮上的应用提供参考资料。

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。

推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响

考虑利用螺旋桨旋转尾流能量以及提高航向稳定性,提出一种带推力鳍的吊舱推进器,采用CFD方法计算其不同进速下的推力系数、转矩系数以及侧向力,并与常规吊舱推进器水动力性能进行了比较。结果表明,加推力鳍后推进效率最大提高达1.6%,航向稳定性也明显改善,鳍的存在有效分割了螺旋桨旋转尾流,引起诱导速度及舱体压力的变化。

基于微沟槽和舵附推力鳍复合节能技术的研究

微沟槽中沟槽面主要用于减少湍流摩阻。舵附推力鳍是通过在船舵两侧加装方向相反的推力鳍,在鳍的表面产生一个向前的附加推力。将得出的较优形式的微沟槽和舵附推力鳍应用于江海直达船上,考虑到微沟槽与舵附推力鳍产生效果区域相隔较远,同时微沟槽只是影响边界层附近的情况,对水流的整体影响较小。因此不考虑两者之间的相互干扰。综合这两种方式,从而使船舶节能效果更佳。

28000t载重量散货船线型和导流罩推力鳍节能装置的试验研究

节能和改进船舶的经济性在航运界日益引起普遍的关注．第七○八研究所新设计的２８０００ｄｗｔ散货船（大湖型）是一型采用多种节能措施的经济船型．该设计比８０年代初日本建造的同类型散货船在载重量多１０００ｔ，舱容增大１４００ｍ３的条件下，主机每天油耗几乎降低一半。本文主要介绍该型船的线型设计和在航上设置导流罩、推力鳍助推装置的情况．经线型改进并采用低转速大直径螺旋桨后，通过船模试验证实，在相同的服务航速１４ｋｎ（具有１５％海上裕度）时，满载工况比同类型船的ＥＨＰ下降４％，ＢＨＰ下降１８％，主机每日油耗下降３２％．在１／５ｄｗｔ压载航行时，ＥＨＰ下降６％，ＢＨＰ下降１６％．在上面基础上，再在舵上设置导流罩、推力鳍助推装置，在满载工况服务航速１４ｋｎ时，与同类型船相比，总计ＥＨＰ下降２％，ＢＨＰ下降３２％，主机每日油耗下降４７％。

变安装角推力鳍对吊舱推进器敞水性能的影响

采用计算流体力学(CFD)方法对拖式吊舱推进器的水动力性能问题进行研究.采用多参考系模型计算了相互干扰平均效果,得到不同进速系数下普通吊舱推进器的推力系数、转矩系数、敞水效率及侧向力,并绘制敞水性能曲线.提出了装有推力鳍的吊舱推进器,对不同安装角(0°,±2°,±4°)下的吊舱推进器进行水动力性能计算,并与普通吊舱推进器进行比较,同时分析推进器系统在不同安装角下的推力变化.通过观察吊舱推进器支架与舱体表面的压力云图以及推力鳍前的诱导速度变化,分析推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响.计算结果表明:增加推力鳍后吊舱推进器的水动力性能得到改进,适当改变鳍的安装角能够使改进效果更明显,同时推进器的侧向受力也得到优化,增加了船舶的航向稳定性.

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究（英文）

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数(安装位置、展弦比和安装角),使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。

附体节能技术试验研究

附体节能技术作为船舶节能技术中重要的一种,具有结构简单、效果显著等优点。本文对大/小舵球、推力鳍及舵球推力鳍进行桨后敞水试验和自航试验研究,试验结果表明,自航试验节能效果优于敞水试验效果,其中敞水试验推力鳍节能效果最佳达2.45%,自航试验小舵球鳍节能效果最佳达6.15%。

一种新型减摇装置的试验与分析

文章提出了一种新型船舶减摇装置—推力鳍 ,以解决提高船舶在全航速下的减摇能力问题。并研究了鳍桨组合体的结构形式 ,不同情况下的升、阻力特性 ;最后依据试验数据分析了船舶在低航速下的减摇能力。

Using RANS to Simulate the Interaction and overall Performance of Propellers and Rudders with Thrust Fins

The Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) method, along with the Fluent software package, was used to study the steady and unsteady interaction of propellers and rudders with additional thrust fins.The sliding mesh model was employed to simulate unsteady interactions between the blades, the rudder and the thrust fins.Based on the numerical results, the pressure distribution on the propeller and the efficiency of the fins were calculated as a function of the attack angle.The RANS results were compared with results calculated by the potential method.It was found that the results for the potential method and the RANS method have good consistency, but they yield maximum efficiencies for the fins, and thus corresponding attack angles, that are not identical.