浅水效应对螺旋桨轴承力的影响分析

为了分析浅水条件对螺旋桨轴承力的影响,本文采用RANS方法和VOF模型,对计及自由液面的KCS船桨舵一体系统开展了不同吃水条件下螺旋桨非定常轴承力的数值预报分析。首先计算了深水(h/T=20)工况下的螺旋桨轴承力,通过与试验结果对比,验证了网格划分方法和计算方法的可行性。然后在此基础上进行了不同吃水工况下螺旋桨非定常力计算,监测发现螺旋桨非定常轴承力随时间周期性脉动,浅水条件下螺旋桨轴承力时均值明显大于深水工况。经快速傅里叶变换得到轴承力脉动幅值,分析得出:当h/T<3时,脉动幅值随水深增加迅速减小;当h/T>3时,水深变化对脉动幅值影响较小。

限制水域内船-桨-舵一体螺旋桨轴承力数值研究

为了探究浅水及岸壁效应影响下船-桨-舵一体自航时螺旋桨的轴承力,该文通过求解RANS方程,采用计算流体力学商业软件STAR-CCM+,对船-桨-舵一体在限制水域内自航进行了数值模拟。采用滑移网格技术来模拟螺旋桨的旋转,首先对船-舵一体阻力和船-桨-舵一体自航进行了验证,证明了数值和网格划分方法的可行性;然后对无限水域以及不同的受限水域四个工况进行了螺旋桨非定常轴承力的数值模拟。研究表明:随着水深和船-岸距离的同时减小,推力系数KTx和扭矩系数KQx均逐渐增大,非定常轴承力系数各分量随时间周期性变化;各系数在频域上脉动频率相同,其中KT x和KQy的频率脉动峰值波动最大。此外,BPF、2BPF和3BPF脉动幅值随着水深和船-岸距离的减小呈现出不同的变化规律。

限制水域内船后螺旋桨梢涡特性研究

为了探究船舶在限制水域中自航时螺旋桨的工作特性,该文基于商业软件STAR-CCM+,通过求解RANS方程对船舶在限制水域航行进行了数值模拟。首先对船-舵一体阻力、螺旋桨敞水性能和船-桨-舵一体自航进行了验证,证明了数值和网格划分方法的可行性;然后考虑不同的水深和船-岸距离,计算并分析了船舶螺旋桨的水动力和梢涡特性。研究表明:随着船-岸距离的减小,螺旋桨推力逐渐增大,而水深对推力的影响比较复杂,在极浅水时,推力随船-岸距离的减小逐渐减小;梢涡分离和融合现象随着水深的减小有提前的趋势,梢涡结构有向船体中纵剖面收缩趋势;梢涡强度随着水深和船-岸距离减小逐渐增大,且舵右侧梢涡涡量强度大于左侧。