非空泡螺旋桨低频线谱噪声时域预报方法

针对非空泡螺旋桨的低频线谱噪声特点和数值处理方法,用基于速度势的面元法和噪声时域预报方法进行了研究.用面元法对非均匀流场中的螺旋桨非定常压力分布进行计算,将计算得到的压力时域信号输入到噪声积分方程中,可以得到螺旋桨诱导的噪声声压,该方法直接将噪声源分布在真实的螺旋桨表面而非螺旋桨的拱弧面,对噪声源和观测点的距离没有作任何近似,并可以考虑桨毂对噪声声压的影响.计算结果表明,在非空泡条件下,桨叶厚度、桨毂负荷和桨毂厚度引起的噪声声压非常小,对螺旋桨低频线谱噪声总声级的贡献可以忽略不计,高阶叶频声压级比一阶声压级明显低,一阶叶频声压级在桨轴方向上最大,在桨盘面方向最小.

船舶无空泡螺旋桨非定常推力脉动及其诱导线谱噪声分析

对船舶无空泡螺旋桨非定常推力脉动及其诱导的线谱噪声进行了研究,主要目的在于螺旋桨非定常推力脉动理论预报方法的验证。基于速度势面元法计算得到非均匀流场中无空泡螺旋桨的推力脉动,在大型循环水槽中利用非定常动力仪测试得到全附体船后螺旋桨的脉动推力,以脉动推力作为声源项预报得远场线谱噪声。一阶叶频非定常推力系数理论计算值与试验值最大相差29.3%,由此引起的线谱噪声差别为3.0 dB。上述结果表明,面元法预报船后螺旋桨非定常推力脉动已达到较高精度,为船舶螺旋桨低频线谱噪声的预报提供了物理基础和重要参数。

空泡螺旋桨升力面理论设计方法

本文提供了一个局部空泡和超空泡同时存在的空泡螺旋桨或超空泡螺旋桨的升力面理论设计方法。在设计的第一阶段 ,基于由二元超空泡翼型的线性涡分布面元法获得的二元超空泡翼型性能 ,应用娄勃氏诱导因子方法升力线理论初步确定空泡螺旋桨的几何形状 ,如 :桨叶轮廓、剖面形状、径向负荷分布和螺距分布等。然后 ,用局部空泡和超空泡螺旋桨的升力面性能预报方法计算设计桨的空泡几何形状和性能 ,并对设计桨进行修改 ,最后得到考虑了三因次影响后满足设计要求的空泡螺旋桨。

自由表面、螺旋桨与船体的间隙对空泡螺旋桨诱导的压力场的影响

本文通过Laplace方程的两个解:速度势φ与总头H的类比,导出了脉动压力场可以通过定常速度势计算得到。文中通过一圆球带一个脉动源(相应单桨布置)及带两个脉动源(相应双桨布置)在不同自由表面边界条件下的解析解结果,指出了自由表面的性质对固壁因子存在十分明显的影响;螺旋桨与船体的间隙对固壁因子也产生一定的影响。最后,应用面元法分析计算了一单桨滚装船在不同自由表面条件下的固壁因子值,得出与圆球相同的结论。

空泡螺旋桨在任意形状船体上诱导的脉动压力数值预报方法研究

研究了空泡螺旋桨在任意形状船体上诱导的脉动压力的一种数值预报方法 .该方法采取了在船体表面布置偶极子的办法 ,取代了传统的固壁因子 .对放置在自由表面上的平板船体模型进行了计算 ,并将计算结果同理论估算方法的结果进行了比较 。

应用涡格法的超空泡螺旋桨设计

本文论述了一种超空泡螺旋浆的精确设计方法。在前篇论文中，用Ｇｏｌｄｓｔｅｉｎ的升力线理论计算环量分布和水动力螺距。并用两种近似方法作了升力面修正。发展了一种利用双抛物线多项或考虑拱度影响的改进修正方法。另外，利用由第列试验获得的经验公式进行包括叶栅效应的螺距修正。在本文中，应用涡格法直接完成了了升力面修正。更精确的环量分布是用Ｌｅｒｂｓ的升力线理论进行计算的。

应用表面涡格法的空泡螺旋桨性能分析

本文讨论了表面涡格法在船用螺旋桨局部空泡和超空泡条件下的应用。螺旋桨桨叶和空泡用桨叶表面和空泡表面上的涡格和源分布表达。该方法基于速度场和奇异要素强度的控制方程由桨叶表面和空泡表面上的两类边界条件确定。由桨叶在无空泡状态下的压力分布得到起始空泡拓展，并通过迭代过程，使得空泡表面上的每个网格满足边界条件时计算空泡形状。本方法算出的桨叶表面上的压力分布。

基于自适应网格技术的螺旋桨梢涡空泡数值模拟

基于自适应网格技术对敞水和船后螺旋桨梢涡空泡开展计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟研究,分析网格尺寸对梢涡空泡计算精度的影响。敞水计算结果表明:螺旋桨梢涡空泡对网格尺寸敏感;相对于传统的固定区域加密方法,采用的基于Q准则的自适应网格加密方法能够高效地加密梢涡区域,显著提高梢涡空泡计算精度,得出与试验相似的细长形梢涡空泡尾迹。螺旋桨叶下游不同位置的涡量和压力分布显示:自适应网格得到的梢涡中心涡量更强、压力更低。船后工况的模拟结果显示:自适应网格适用于船后工况,能够给出与模型试验一致的螺旋桨梢涡空泡形态。

螺旋桨空泡及其诱导的脉动压力的数值和试验研究

对螺旋桨空泡及其诱导的船体表面脉动压力进行了预报分析,并在大型循环水槽进行了模型空泡观测以及脉动压力测试,将模型试验结果、数值预报结果进行了比较分析,讨论了空气含量对脉动压力的影响。

均匀流场中螺旋桨空泡数值模拟

在FLUENT软件中,采用多块结构化网格对业内选作标桨的E779A桨和PPTC桨进行了均匀来流下的空泡数值模拟。空泡模型采用基于输运方程的完整空化模型。研究表明:不可冷凝气体质量分数对空泡流场的计算结果影响较大。比较发现:数值预报的空泡形态,无论叶背部还是叶面部的片空泡,均与试验结果吻合较好;相同工况下所得螺旋桨推力系数、扭矩系数也与试验结果一致。

螺旋桨片状空泡的CFD分析

基于RANS求解器采用非结构化网格对螺旋桨敞水性能和空泡性能进行了数值模拟,主要研究了不可压缩性气体质量分数对螺旋桨片空泡预报结果的影响,空泡模型采用基于输运方程的完整空化模型,预报的敞水性能与试验值吻合较好,预报的空泡形态与文献结果及公开发表的试验结果相一致。这表明,用该方法预报螺旋桨空化性能是可行的,为以后进一步研究螺旋桨空泡打下了基础。

螺旋桨空泡诱导的脉动压力预报及振动风险评估新方法

为适应日益增长的绿色船舶发展趋势,船舶经济性与舒适性要求越来越高。为避免螺旋桨空泡引起的船体局部振动超标问题,本文基于大量当代船舶全附体模型在大型循环水槽中的螺旋桨空泡与脉动压力试验数据及空泡特点,分析归纳出一种基于同类船舶螺旋桨主参数中值水平概念的脉动压力预报新方法。此方法在仅需要螺旋桨主参数的情况下就能较准确地预报民船螺旋桨空泡诱导的脉动压力幅值,可作为螺旋桨初期设计主参数选取优化的依据。同时结合脉动压力幅值与船桨相互影响强度,给出了船舶局部振动风险评估新方法,可应用于初步设计阶段船体尾部振动风险的评估。

带前置预旋导轮的螺旋桨空泡脉动压力数值模拟研究

本文基于非定常粘性RANS方法结合Schnerr-Sauer空泡模型,建立了船后螺旋桨空泡脉动压力数值预报方法,并开展了数值方法的不确定度分析;然后采用ITTC'78自航预报规程结合CFD方法预报了带前置预旋导轮的节能效果,开展了安装节能导轮后的螺旋桨空泡脉动压力预报研究;对比分析了有无节能装置时的螺旋桨叶表面空泡形态及1阶和2阶船体脉动压力。研究表明,在本实例中安装节能装置后的1阶和2阶脉动压力分别下降了33%和20%,而桨叶表面空泡面积也有所下降。

减压拖曳水池中螺旋桨空泡诱导的船体脉动压力测量方法研究

本文介绍了在减压拖曳水池中进行的有关螺旋桨空泡诱导船尾脉动压力的实验方法的开拓性研究。区别于常规的水筒测量方法 ,它有其独特的优点 ,文中给出了某多功能货船船模配以两个不同螺旋桨在大气压和减压条件下的测量结果。

螺旋桨空泡与激光空泡的比较研究

该文阐述了螺旋桨空泡的形成机理,对其产生的噪声及其噪声谱作了分析;阐述了激光空泡噪声的原理,分析了激光产生噪声的转换效率。有助于两者的比较分析研究,为后者对前者的仿真提供了一定的参考价值。

我获实船螺旋桨空泡观测重大突破

不同类型的螺旋桨空泡，产生于各类船舶的螺旋桨、舵、减摇鳍、支架等船体各突出部位甚至船体上管路的进出口，引起船体严重振动、噪声以及剥蚀等后果。实船空泡观测，是研究实船空泡的重要方法．国外已大力开展，国内却长期限于模型试验和理论研究。

应用二元机翼理论的超空泡螺旋浆的一种计算方法

本文对局部空泡和超空泡机翼应用二元机翼理论开发了一种计算超空泡螺旋桨性能的方法。首先，应用准连续涡格法得到在无空泡状态下运转的螺旋桨桨叶的等效二元机翼剖面。然后，对等效二元机翼剖面应用二元空泡机翼理论和叶元体理论的概念计算超空泡螺旋浆的性能。通过计算结果和实验结果之间的比较，确认了该方法的实用性。

船用螺旋桨噪声研究进展

船用螺旋桨位于船舶最末端,既是驱使船舶前进的一个重要部件,又是船舶航行中引起噪声问题的一个主要因素。文章概述了螺旋桨空泡噪声、螺旋桨无空泡噪声和螺旋桨鸣音产生的原理,详细介绍目前国内外对这3种螺旋桨噪声的研究现状,分析并归纳研究螺旋桨噪声采用的方法,指出未来研究船用螺旋桨噪声的方向。

新型叶剖面设计及叶剖面参数对空泡特性影响的研究—(2)剖面参数对空泡特性的影响

本文是新型叶剖面设计及叶剖面设计参数对空泡特性影响的研究的第二部分 :叶剖面参数对空泡特性的影响。这部分工作利用第一部分的新型叶剖面设计方法 ,系统地研究了叶剖面参数如最大拱度 ,拱度和厚度分布等参数对空泡特性的影响。并根据这些参数对空泡特性的影响 ,优化叶剖面设计。

基于虚拟现实的船舶推进试验教学系统

在传统螺旋桨敞水试验和空泡试验教学模式下,受限于各种条件的约束,学生只能在限定的时间和地点,利用限定的试验设备,观察特定的试验内容,极大地制约了对学生动手能力及工程创新能力的培养。而虚拟仿真技术的发展,克服了传统的试验教学模式短板,使得不受试验设备、时间和空间的智能教学系统得以实现。本文基于Unity 3D虚拟引擎和3ds Max三维建模软件搭建可视化交互场景,以空泡水筒为原型,利用Visual Studio Code软件,使用C#脚本语言为开发工具进行螺旋桨敞水试验和空泡试验虚拟仿真试验系统的搭建,实现了第一人称自由漫游,动手组装设备,零距离观察装置,试验数据分析等功能。船舶推进试验系统使学生更加了解螺旋桨敞水试验和空泡试验的原理、设备功能以及试验结果的应用价值等,实践能力和思考能力得以锻炼,同时该系统在很大程度上节省了教学资源,提高了教学质量和学习效率,在船舶教育教学中具有很强的应用前景和研究价值。