桨舵干扰系统非定常水动力性能预估(英文)

基于对桨舵干扰的系统研究 ,本文提供了一个桨舵非定常干扰问题的理论计算方法 ,桨采用非定常涡格法 ,舵采用基于速度势的非定常面元法。在时域范围内通过迭代计算考虑螺旋桨和舵的相互影响。文中提供了一些算例考核 ,通过与实验结果对比 ,证明本文提供的方法是可靠的 ,可供实际应用。

船舶拖轮舵桨装置控制系统的故障诊断系统开发

概述了一个船舶拖轮舵桨装置控制系统的故障诊断系统的设计思想、技术原理及系统开发方法。从实际应用对故障诊断系统的要求出发，探讨了知识获取、信息处理、系统操作等方面的问题，介绍了主要的开发经验。该系统已投入实际运行，取得了良好的效果。

舵球对桨-舵组合系统水动力性能影响的研究

针对某一MPV2200散货船的敞水试验桨和NACA66翼型舵,利用CFD软件对螺旋桨的敞水性能进行预报,计算结果与试验值的相对误差在6%以内,验证计算方法的可靠性。附加舵球结构,通过舵球直径和桨毂直径的比值(Db/Dh)变化,研究舵球直径对桨-舵-舵球系统的水动力性能的影响。计算结果表明,对于本桨-舵系统,Db/Dh=1.50时,舵球的节能效果最佳。该值和文献中给出的舵球最佳尺寸范围基本吻合,验证了该方法的有效性。随着进速系数J的变化,桨-舵-舵球系统与桨-舵系统的效率增幅也会发生变化,最大效率增幅可达到2.53%。这也为舵球的优化设计提供了参考。

桨舵系统非定常水动力性能的整体求解法

为了研究桨舵系统的非定常水动力性能,采用整体法求解桨舵系统干扰问题.通过面元间影响系数变化来考虑二者间的干扰,桨舵水动力性能同时求解.改进了整体计算法,简化了影响系数变化的复杂规律,完善了理论计算方法.利用ITTC推荐的HSP桨对程序的可靠性进行了验证.讨论了螺旋桨尾涡对舵的影响,计算了均匀来流中桨舵系统的水动力性能,将非定常计算结果均值与定常结果进行了对比.比较结果表明,利用整体法计算桨舵非定常水动力性能具有较好的可行性.

翼型舵球几何参数对桨-舵系统节能效果的影响

以KP505桨及NACA0018舵为研究对象,基于CFD软件FINE/Marine,运用滑移网格技术分别预报了单个螺旋桨及桨-舵组合系统的水动力性能.计算结果表明:裸桨的预报结果与实验值吻合良好,在进速系数为0.1~0.8时,相对误差均在5%以内,且在低进速下,桨-舵系统总效率较裸桨效率有所提高,最高提高1.27%;在高进速下,桨-舵系统总效率降低较大,最大降低6.36%.在此基础上,对桨-舵-舵球组合系统进行计算,通过改变翼型舵球的几何参数,讨论舵球尺寸对桨-舵系统节能效果的影响.结果表明:当翼型舵球剖面相对厚度比为0.28,且最大直径与螺旋桨直径之比为0.16时,节能效果最好,最佳节能效果达到1.62%.同时,通过对桨-舵系统与桨-舵-舵球系统的尾流场进行比较分析,得出舵球的节能原理,为舵球的实际工程应用提供了重要的理论依据.

螺旋桨-扭曲舵系统水动力性能数值预报

采用CFD方法对由螺旋桨和扭曲舵组成的桨-舵系统的水动力进行数值计算,采用非定常RANS方程和RNG k-ε湍流模型,使用滑移网格模拟螺旋桨旋转。对由B4-70型螺旋桨和常规舵组成的桨-舵系统进行数值计算,和试验数据对比验证数值方法的有效性;以某螺旋桨及NACA剖面常规舵、扭曲舵、带舵球的扭曲舵和带端板的扭曲舵4种舵型为对象的桨-舵系统进行数值预报,分析舵型对螺旋桨水动力性能的影响、舵表面压力分布以及不同舵角下舵升力的变化规律。结果表明,设计工况扭曲舵能提高敞水效率的效果;大舵角时,扭曲舵可以提高舵升力;选择扭曲舵的时候,要考虑与螺旋桨的配型问题。

不同航速下螺旋桨对船舶操纵水动力的影响研究

通过数学模型进行船舶操纵性预报是常用的方法,以往的约束模试验通常仅在设计航速下进行,且MMG船舶操纵运动模型通常认为螺旋桨对船舶操纵水动力的影响可以忽略。但船舶在实际操纵运动的过程中航速会发生很大变化,螺旋桨对船舶操纵水动力的影响可能变得不可忽略,因此有必要开展相关船舶操纵水动力的研究。以KVLCC2为研究对象,对其裸船体、船-舵、船-桨和船-桨-舵系统分别进行不同航速下的约束模试验数值模拟,研究了不同航速下螺旋桨对船舶操纵水动力的影响。研究结果表明:螺旋桨对船舶操纵水动力的影响不可忽略,该影响随着船舶航速的减小而增大,但舵的存在会减弱其影响;螺旋桨对舵效有着较大影响,该影响随着船舶航速的减小也会明显增大。因此在进行船舶操纵性研究时,有必要进行非设计航速下的相关约束模试验。

基于故障树模型的全回转舵桨液压系统可靠性分析

文章针对全回转舵桨液压系统可靠性进行了研究,首先对舵桨液压系统工作原理进行了分析,建立舵桨液压系统的可靠性框图及故障树模型,并结合拖轮的实际运行情况,对舵桨液压系统的可靠度进行评估,最后对提高舵桨液压系统可靠性提出了一些建议。

导管桨-舵系统水动力性能研究

以某拖网渔船的导管桨与舵作为研究对象,利用FLUENT软件分别对该渔船导管桨敞水以及桨-舵系统的水动力性能进行了系统研究。探索了舵的存在对导管桨性能以及桨后尾流的影响,研究了不同舵角下桨-舵系统的水动力性能。研究结果表明:舵的存在降低了导管桨的水动力性能。随着舵角的增大,整个系统的推进效率逐渐减小;进速系数越大,推进效率降低越明显。

舵前进流的选择对桨舵系统性能的影响

为了验证舵前进流的选择对桨-舵系统定常性能的影响,计算了三种舵前进流下的桨-舵系统性能,结果表明,不同进流状态对桨-舵系统性能预报结果十分接近。文中还验证了舵面上诱导速度不取周向平均时对桨-舵定常性能的影响,并对这样计算的诱导速度峰值使用Lagrange插值处理。与试验值比较表明,在计算桨-舵定常性能时,以此方式来计算舵上诱导速度也有效。

基于船-桨-舵组合系统舵球节能效果数值预报

以KCS船、KP505桨及NACA0018舵为研究对象,基于FINE/Marine软件,运用滑移网格技术,根据提出的翼型舵球尺寸,对粘性流场中的桨-舵、桨-舵-舵球组合系统进行水动力性能计算。计算得出该翼型舵球在低进速下,最佳节能效果可达1.66%。在此基础上,对船-桨-舵、及船-桨-舵-舵球系统进行计及自由液面的非定常干扰数值模拟,计算结果表明船-桨-舵-舵球系统的计算结果与桨-舵-舵球系统计算值趋势一致,且该舵球在航速V=2.1968m/s时,其节能效果达2.06%,是相同进速系数下,桨-舵-舵球组合系统的两倍左右,验证了该翼型舵球在两种组合系统下的节能效果,为舵球的实际工程应用提供了重要的理论依据。

双全回转舵桨拖船大幅度摆舵故障分析与排除

文章从某拖船的摆舵现象出发,分析了该船舵桨系统的控制原理。由于控制系统采用西门子S7-200系列PLC进行搭建,因此判断摆舵现象是由于系统受到了干扰信号的影响。根据干扰信号的来源,认为主要有3方面的原因,针对这3个原因,提出了4项解决措施,成功地解决了摆舵现象。

斜流中操舵对螺旋桨性能影响研究

船舶斜航时,斜向流场将改变船后桨-舵系统的流场条件,从而影响到螺旋桨和推进性能和舵的操纵效能。本文基于计算流体力学(CFD)理论,以KP458螺旋桨和NACA0018舵为研究对象,通过求解RANS方程对斜流中的桨-舵系统进行数值模拟研究。通过计算螺旋桨和舵的敞水性能曲线,验证了数值方法及网格划分的合理性。考虑流场速度、斜流角以及舵角等因素,对螺旋桨水动力特性的变化和桨后涡演变进行数值分析。研究表明:随着斜流角的增大,螺旋桨的推力、转矩,横向力均有所增大,横向力与斜流角之间呈线性相关,推力及扭矩在高流速下与斜流角呈指数大于1的指数级变化关系;斜流中舵角的存在对横向力有减小作用;桨后涡的偏移角度随斜流角的增大而增大,左舷梢涡、随边涡与毂涡逐渐发生融合,而部分脱离的右舷梢涡逐渐向左舷扩散。

风浪作用下船体纵摇运动对螺旋桨激振力特性影响分析

大型高速船舶在风浪中航行时会发生摇荡,导致推进效率下降,还会引发严重的螺旋桨激振力。以KCS船和KP505螺旋桨为研究对象,采用RANS方法和重叠网格技术,对无船体纵摇运动和有船体纵摇运动下的船-桨-舵系统开展了水动力数值计算分析。计算结果显示,在纵摇运动下桨盘面处标称流场的空间不均匀度基本上和无纵摇运动相当,但流场的时间不均匀度急剧增加。同时,在船体纵摇运动情况下船体阻力时均值大幅增加、螺旋桨推力时均值大幅减小。对螺旋桨水动力时域信号进行快速傅里叶分析,发现在纵摇运动时螺旋桨非定常力频谱中的峰值更加丰富,在所有峰值中以纵摇运动频率处的峰值为最大,且远大于叶频处的峰值,它随纵摇运动幅值的增大而升高。

桨舵系统非定常水动力性能预报方法研究

基于势流理论,提出了一种求解桨舵系统非定常水动力性能的方法.系统地研究了流场中含2个升力体的面元法理论,建立了相应的数值计算模型.模型中螺旋桨和舵同时求解,二者间的相互干扰通过时域内影响系数的变化进行考虑.以定常计算结果作为非定常计算的初始值,考虑了非定常求解时泄出涡的时间效应.计算了均匀流及非均匀流中桨舵系统非定常水动力性能.若均匀流中计算结果与实验值进行了比较,结果表明:计算值与实验值符合良好,计算方法具有良好的精度,可以有效地预测桨舵系统非定常水动力性能.

6135型海水冷却器在船舶舵桨冷却系统改造中的应用

本文对海发6号全回转拖轮在实施舵桨装置冷却系统国产化改造过程中,合理应用6135型海水冷却器替代进口原装冷却器进行了介绍,开拓了老旧设备更新效益化的新思路。

舵球几何参数对螺旋桨水动力性能的影响

为研究舵球几何参数对螺旋桨水动力性能的影响,用面元法计算了螺旋桨-舵-舵球系统的推进性能。采用双曲面元以消除面元间隙,对舵球网格进行加密,螺旋桨弦向和展向采用余弦划分方式。用迭代计算考虑螺旋桨与舵及舵球之间的相互干扰,螺旋桨与舵之间的诱导速度在面元处进行周向平均,将非定常问题转化为定常问题。首先用该程序计算了桨舵系统水动力性能,计算结果与试验值吻合良好。然后对舵球几何参数进行了变尺度计算,结果表明,舵球直径与螺旋桨直径存在最佳匹配值,使得螺旋桨效率最大;舵球长度存在临界值,当舵球长度小于临界值时螺旋桨节能效果增加显著。

基于CFX的螺旋桨激振力数值预报研究

基于CFX的滑移网格技术预报伴流场下螺旋桨的非定常水动力性能,为螺旋桨激振力数值计算提供可行的思路。以桨舵系统为计算分析对象,比较分析了均匀来流下螺旋桨的定常和非定常水动力性能的差别;计算了理论伴流下螺旋桨的非定常水动力性能,将所得结果与理论伴流的趋势进行了比较分析,验证了CFD计算模型的准确性。预报伴流场下螺旋桨的激振力,将计算结果与文献所给建议值进行了比较分析。结果表明,该方法可有效预报螺旋桨激振力,能够代替经验公式求解螺旋桨激振扭矩。