“螺旋桨敞水试验”课程教学模式的探索与实践

“螺旋桨敞水试验”课程是船舶与海洋工程专业重要的课程内容之一,是系统掌握船舶推进知识链中的关键一环,其课程涵盖的螺旋桨基础理论、相似定律、敞水性能曲线、螺旋桨图谱等等知识对于如今船舶螺旋桨领域行业的设计、制造以及优化具有一定的参考意义。本文针对目前教学中存在的问题进行分析与反思,并对课程内容、教学方法、学习方式等进行一定的探索与实践,为提高我国船舶与海洋工程领域人才培养的需求及专业的发展提供借鉴和参考。

船模阻力自航和螺旋桨敞水试验不确定度分析

船模阻力、自航和螺旋桨敞水试验是船舶水动力性能最基本的试验,因此模型试验的不确定度评定质量的高低对船舶航速预报结果是否达到精度要求有着一定程度的影响。本文在一年时间内对一艘标准船模开展了多次重复性阻力自航和螺旋桨敞水试验,参考ITTC推荐规程的不确定度分析方法,计算模型试验推力扭矩系数、阻力系数、推进系数等水动力系数的偏差限、精度限和总的不确定度,评估不确定度分析过程客观存在的影响因素。结合航速预报结果和实船试航数据对比分析,表明本次模型试验不确定度结果可满足船舶航速预报拖曳水池验证试验的精度要求。

基于自研CFD求解器的螺旋桨敞水数值模拟方法研究

论文基于自主研发的船舶水动力学CFD求解器,开展螺旋桨模型敞水数值模拟方法研究.以典型螺旋桨模型为对象,设计了包括3种计算方法和3种网格处理方式的计算方案,研究不同计算方法和网格形式对计算结果的影响.通过对比分析,给出了螺旋桨敞水性能数值计算的推荐方案.最后,采用推荐的计算方案开展了螺旋桨模型敞水性能计算应用测试,计算结果与试验数据符合良好,初步建立了基于自研CFD求解器的螺旋桨模型敞水数值模拟方法.

吊舱推进器及其螺旋桨的敞水性能估算

对影响吊舱推进器螺旋桨性能的因素进行了分析,提出应用常规螺旋桨图谱估算POD桨敞水特性曲线的方法,根据已知POD桨的敞水特性资料,通过保持盘面比不变改变螺距比迭代计算得到等效常规螺旋桨,根据得到的螺距比变化规律和常规桨图谱,设计POD桨和估算其敞水特性,并给出算例。

基于RANSE的螺旋桨模型敞水数值模拟方法研究

本文采用基于RANSE的船舶水动力学CFD求解器,开展螺旋桨模型敞水数值模拟研究,求解器采用基于Laplace权函数插值计算的交界面方法,实现不同计算域之间的耦合计算。以典型螺旋桨模型为对象,研究不同计算方法、网格形式,以及交界面位置对计算结果的影响,通过多方案的对比计算与分析,验证了Laplace权函数插值方法能够提高螺旋桨敞水计算稳定性,保证计算精度。同时给出了螺旋桨敞水性能数值计算的推荐方案,并采用推荐计算方案开展了螺旋桨模型敞水性能计算应用测试,结果与试验数据符合良好,初步建立了基于该水动力学CFD求解器的螺旋桨模型敞水数值模拟方法。

吊舱推进器螺旋桨的敞水性能数值图谱

基于MAU型螺旋桨图谱,应用升力面理论涡格法计算系列大毂径MAU型螺旋桨敞水特性,以单元函数法将敞水性能表达成为毂径比和进速系数的函数,通过二元多项式插值法将MAU型螺旋桨敞水特性拓展到包括大毂径比的POD螺旋桨的敞水性能曲线。

改进螺旋桨性能

前言60年代中期建造的船舶,其主机和螺旋桨的匹配功率和航速要比现今从油价考虑的经济匹配功率和航速高得多。这些船舶目前大多数以降低螺旋桨转速和功率方式营运。另外,一般海上航行的柴油机船舶在1—2年后,由于船体、螺旋桨的污底、粗糙度等因素,螺旋桨负荷较重。如果新船设计时保留的储备功率不足,螺旋桨在设计转速下工作。

不同叶梢结构螺旋桨和双桨化学品船的节能

介绍近年来国外研究的几种不同叶梢结构的螺旋桨如叶梢向前弯曲的卡普尔(Kap—pel)螺旋桨、梢涡鳍螺旋桨以及无梢涡螺旋桨的节能效果和应用。另外介绍挪威一艘化学品船的螺旋桨和船体的节能技术。

回转体后螺旋桨性能和推进因子的数值预报方法

本文采用带有κ-ε湍流模式的流线迭代法计算敞水螺旋桨和回转体后螺旋桨的性能,计算中采用涡轮机械中分析螺旋桨叶剖面出口流动方向和大小的方法,从速度和能量的角度来考虑螺旋桨对流体的作用,因此流体通过螺旋桨后能量的改变是预测螺旋桨性能的关键。它要求计算螺旋桨叶剖面的出流角,出流角由可测量的理想出流角和实际流体引起的偏差角组合而成。一待出流角确定后即可得到流体经过螺旋桨后能量的改变,利用流线迭代法可算出螺旋桨与回转体组合体周围的流场,随之可确定螺旋桨的各性能参数。本方法对B4-70-12和B3-50系列螺旋桨的敞水性能进行了计算,还对一个数学回转体的自航试验进行了数值模拟,其结果同试验吻合良好。 与已有的回转体后螺旋桨性能的预测方法比较,本方法的优点在于不需在回转体尾部流场和螺旋桨性能之间进行迭代计算,从而大大地减少了计算量。

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。

典型散货船加装节能导管节能效果数值评估研究

节能效果的准确预报是船舶加装节能装置的重要依据,然而节能效果的评估涉及船体、节能装置、螺旋桨相互之间复杂的流动干扰问题,准确预报的难度很大。本文以国际标模JBC为对象,开展典型散货船加装节能导管前后节能效果数值评估研究。首先开展不同湍流模型、不同网格下加装节能导管前后的船模阻力数值计算,并对尾流场模拟结果进行分析,研究湍流模型和计算网格对计算结果的影响;随后开展JBC螺旋桨模型敞水性能数值计算,验证本文所采用计算方法可用于多体相对运动问题的数值模拟。基于上述研究,选取标准k-ε和RNG k-ε两种湍流模型开展船模加装节能导管前后的自航CFD模拟,并基于船模自航数值模拟结果预报出加装节能导管的节能效果与模型试验结果相当接近。研究工作表明,本文的CFD计算方法可以用于船舶加装节能导管节能效果的预报评估。

基于CFD技术的6000 DWT渔业运输船设计研究

舟山万达船舶设计有限公司最近在设计一艘6 000 DWT渔业运输船时,采用了CFD技术辅助设计。首先对母型船的球鼻艏进行了型线优化,得到阻力最小船型。然后对得到的优化船型进行了一系列的水动力性能数值计算,包括阻力预报、螺旋桨敞水计算和自航因子预报。对数值结果和试验进行了对比,结果显示吻合较好。

基于CFD的油船节能舵球设计与分析

选取一超大型油船,利用CFD软件与参数优化相结合,运用滑移网格模拟桨舵及船桨舵的一体运动,综合分析船舶的推进性能。与试验结果对比,螺旋桨敞水及船桨舵自航的CFD结果与实验值吻合度高。在此基础上,通过参数化建立舵球的模型,分析舵球对桨舵系统敞水性能的影响。对筛选方案进行整体自航对比,评估舵球的节能效果。

多瑙河推轮的改型设计

多瑙河现有推轮的推进效率相对较低,这是由于推轮螺旋桨的负荷较高、尾部的轴遂以及螺旋桨前后的多个主舵和倒车舵。本文提出的新的推轮改型设计以消除这些不利影响。已经注意到的是,改进推轮推进效率最主要的措施是用可回旋的螺旋桨代替尾部的舵。文中简要地介绍了柴油机液压传动螺旋桨的推进方式。改型设计的推轮适用于多瑙河或最近通航的莱茵河——美因河——多瑙河运河(RMI)(Canal)

散货船采用CLT桨的节能效果

卡吉尔国际公司(Cargill Inlernational)曾于1993年与西斯特玛(Sistemar)公司合作为其"比比杜罗"(Bebedouro)号澄汁运载船设计尾流收缩叶梢有载(CLT)螺旋桨以改善船体振动,取得了令人满意的结果。"比比杜罗"号在常规螺旋桨和 CLT 螺旋桨情况下的速率比较试验表明,在一定船速下,CLT 螺旋桨的燃油节约为9%,而该船在营运中的节能效果比速率试验的节能效果更好。