螺旋桨负载在船舶动力系统中的特性分析

为了研究螺旋桨结构-船身耦合动力学特性,本文基于流体力学理论建立了螺旋桨水动力模型。采用Matlab软件编程计算,将船身动力学模型与螺旋桨水动力模型相耦合,得到船身动力学响应。本文采用的方法能够加快流体迭代收敛速度,并且具有较好的计算收敛性。     

节油效果明显的叶轮式辅助“涡轮螺旋桨”推进器

现在有几条联邦德国的船正在安装由工学博士O.格林(Grim)教授发明的由科隆的奥斯特曼金属工厂制造的叶轮反作用螺旋桨,这种桨是安装在船身和船的主螺旋桨后面的第二个且不消耗功率的反作用螺旋桨,它利用“涡轮-螺旋桨”效应,使燃油节省5～13％。表1 给出了由不来梅造船厂建造的两艘75000吨同级多用途姊妹货船的试航结果比较。其中Pharos号装有叶轮螺旋桨,而Konkar Hyphestos号没有。从表内数字可以看出,使用叶轮辅助推进器的节油效果是很明显的。     

船舶运动干扰力和力矩数学模型

为了准确计算船舶运动参数,以提高航海模拟器的模拟精度,本文基于欧拉理论建立船舶运动干扰力和力矩数学模型,考虑了水流压力、水力矩、风压力、风力矩、螺旋桨推力、螺旋桨力矩等力学参数对船身运动的影响。以某试验船为实例进行计算研究。结果表明,本文建立的数学模型与相关文献计算结果较为一致,本文建立的船舶运动干扰力和力矩数学模型具有较好的准确性。     

一种新型潜艇前置导叶螺旋桨的开发和试验研究

潜艇前置导叶螺旋桨是CSSRC为提高潜艇快速性和降低螺旋桨噪声而开发的一种新装置。它由螺旋桨和安装在尾附体与螺旋桨之间一适当位置上的导叶组成。利用尾附体、主艇体和导叶间的相互作用来调节螺旋桨的来流，使螺旋桨的能量损失、不定常力和辐射噪声减小。本研究表明，这种新装置可以提高潜艇最大航速0.3～0.5节，降低螺旋桨辐射噪声2～4分贝。     

基于CFD的船舶船体总阻力预报方法

为了对船体航行阻力大小进行预测,使得设计人员在设计阶段便能够对船身结构进行优化改进,以获得性能优良的船身结构。基于UG建立船身与水流相互作用的几何模型,并借助hypermesh环境对几何模型进行离散化,得到高质量的流体动力学计算网格。将船头前部网格作为入口边界条件,后部以及侧面网格作为出口边界条件,船身对称面网格作为对称边界条件,建立有效的有限元计算模型。采用Fluent求解器对有限元模型进行求解,设定最大迭代步数为100步。通过对求解过程中动力粘度、速度、压力等重要的动力学参数残差收敛情况进行监控,表明整个计算过程收敛,得到的计算结果与实际情况相符合。通过CFD计算,得到了船身周围水压分布情况,根据船身前后方向水压差以及船身截面积,计算得到了船舶航行阻力。     

采用混合面和滑动网格模型对艇体流场数值分析比较

借助CFD软件,对螺旋桨／艇体相互作用的流场进行了数值模拟。采用了混合面模型和滑移网格模型分别对螺旋桨,艇体流场的整体进行计算,揭示了螺旋桨和艇体之间相互作用的内在规律。     

MCS-2-1层压胶木船舶尾轴承材料的应用与发展

(一) 船舶尾轴轴承主要承受尾轴及螺旋桨的重量。由于尾轴的悬伸和螺旋桨重量很大,使尾管中尾部轴承或船尾架上的轴承受很大的负荷。此外,由于船身前进及摇摆、螺旋桨不平衡性的转动、尾轴轴线的变动等因素,又引起不同性质的附加负荷,从而使尾轴轴承受力既大又不均匀,工况条件恶劣。因此,船舶能否持续和安全地航行,尾轴及轴承工作的可靠性极为重要。据英国劳氏和其它船级社的统计,尾轴承的损伤在船舶事故中占很大的比重。当前,我国航行于近海与远洋的船舶,包括渔船等,多数采用水润滑的尾轴承装置,其中多数是     

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。     

冰对螺旋桨水动力性能影响的试验研究

为了探究螺旋桨-冰相互作用过程中螺旋桨水动力性能的变化,研究了非冻结模型冰在轴向运动时螺旋桨推力和扭矩随螺旋桨-冰之间距离以及螺旋桨不同进速系数的变化规律,以及非冻结模型冰在横向和垂向运动时螺旋桨推力和扭矩的变化规律。试验结果表明,螺旋桨在阻塞状态下推力和扭矩的值与敞水实验值相比显著增加;螺旋桨推力和扭矩随螺旋桨-冰之间距离的减小,先逐渐增加后增加值不稳定;非冻结模型冰在横向运动时螺旋桨推力不变,扭矩表现为在横向右端时最大;非冻结模型冰沿垂向运动时越往下运动螺旋桨推力和扭矩越大;区分了非冻结模型冰极端尾涡和螺旋桨-冰之间距离对螺旋桨水动力性能的影响。文中的试验设计和相关结论对于螺旋桨-冰相互作用的进一步研究有着一定的指导意义。     

螺旋桨旋涡发放数值模拟

基于LS-DYNA软件和任意拉格朗日—欧拉(ALE)方法,建立螺旋桨与流体相互作用的有限元模型,数值计算螺旋桨固定桨叶在前方来流下的流体动力特性和结构力学性能,分析总结桨叶后方旋涡运动和桨叶内部应力变化的规律。结果表明,螺旋桨桨叶的不规则形状导致了桨叶后方旋涡的相互作用,桨叶单元所在位置的厚度以及该位置与约束位置的距离决定了单元应力的大小。数值模拟得出的结论对研究螺旋桨"唱音"现象有一定的参考价值。     

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。     

大型船舶混合吊舱对转桨与船体相互干扰特性研究

对一艘75kDWT油船的裸船体阻力在采用常规桨和混合吊舱对转桨这两种情况下的水动力性能进行了CFD评估,从船-桨-舵受力、自航因子以及船后尾流场等方面进行对比,分析对转桨与船体相互干扰特性。计算结果表明,设计航速工况下,采用混合吊舱对转桨推进方式较单桨推进方式时的船后螺旋桨收到功率下降16%左右。这主要是因为对转桨的扭矩较单桨低,且对转桨推进方式下的船身效率和螺旋桨敞水效率较单桨高。     

基于RT-LAB的模拟螺旋桨负载控制系统实时仿真

综合考虑螺旋桨与船体的相互作用,以RT-LAB软件为基础建立了螺旋桨负载控制系统模型,并运用simulink代码生成技术实现实时代码的自动生成。文章根据某型实船数据,借助OP5600实时仿真机进行仿真试验,结果与实际螺旋桨特性基本一致,验证了实时仿真的准确性,为构建模拟螺旋桨负载半物理仿真平台提供了准确、可靠的控制系统。     

一种改进诱导因子计算方法的叶素动量理论体积力模型

叶素动量理论体积力模型作为能够替代真实螺旋桨的一种体积力形式,在模拟螺旋桨以及船桨相互作用问题中具有较大的应用潜力。为了处理基于理想流体假设的传统叶素动量理论在与粘性求解器耦合过程中不能在较大工况范围内准确代表真实螺旋桨模型的问题,本文提出一种基于真实螺旋桨诱导因子分布的改进方法,并进行KP505螺旋桨体积力模型在J=0.4～0.8五种进速条件下的敞水试验模拟。本文将敞水性能、桨载荷分布与诱导速度场的体积力模拟结果与真实螺旋桨模型进行了对比,结果表明改进后的体积力模型预报敞水性能误差在各进速下最大值为1.05%,且体积力模型诱导速度场可以反映真实螺旋桨尾流的动量输运。     

基于流固耦合相互作用的复合材料螺旋桨性能研究

开展复合材料螺旋桨流固耦合相互作用分析,为复合材料螺旋桨设计提供思路,有利于进一步提高螺旋桨的性能。文章进行了螺旋桨二维弹性剖面静力学分析,进而对不同几何复合材料桨叶的流固耦合作用特性做了数值计算比较研究,在此基础上,通过与对应的刚性螺旋桨的比较计算分析,研究了在多工况下的复合材料螺旋桨水动力性能影响,探索了在来流变化过程中复合材料螺旋桨的振动性能。文中研究得出了一些有意义的结论,为复合材料螺旋桨设计及应用奠定了基础。     

舰船回转过程中内、外侧螺旋桨负荷变化规律的新现象

在许多教科书中,螺旋桨推进双桨船在回转过程中内、外螺旋桨负荷变化规律均有如下叙述:回转过程中内侧螺旋桨负荷远大于外侧螺旋桨负荷.这个结论也被某些实船试验结果所证实.但新近完成的某双桨船的回转试验的多个实测结果表明:外侧螺旋桨负荷远大于内侧螺旋桨负荷.在上世纪90年代国内有人已发现过这一新现象,但当时无人记录和分析以进行研究.本文报告和分析了这一新现象.文章首先简要回顾了以往教科书和某些实船试航回转过程中内、外桨负荷变化规律;然后介绍了某新船回转试验的实测结果,论述了实测结果的可信性.本文着重探讨了导致这一新现象的主要原因,如船体形状、船的运动、内外螺旋桨的运动、桨与船的相互作用和桨与桨的相互作用等.     

小船长的话

肥皂盒吗?做成船身多棒.‘瓶盖?这不是螺旋桨?纸糊的烟囱还不高,积木搭的驾驶台也不象。轻点,妈妈。别嚷,别嚷。等爸爸醒来,我要对他说:,您来陪妈妈,我去当船长。﹄小船长的话@晓燕~~     

船舶螺旋桨—艉部流场互作用噪声的研究

由螺旋桨引起的互作用噪声构成了船舶中高速航行时整个辐射噪声的重要部分。由螺旋桨叶片和船舶艉部非均匀流场相互作用引起了低频离散谱噪声。由螺旋桨叶片和艉部湍流场相互作用产生了螺旋桨低频宽带噪声。利用升力面理论和声学方法得到的离散谱噪声的预报公式,对螺旋桨不同直径、侧斜、纵倾对离散谱噪声的影响作了数值计算,并得到了工程上有实用意义的结果。在分析螺旋桨低频宽带噪声成因的基础上得到了理论分析方法,并作了数值计算。整个方法不仅对船舶螺旋桨噪声预报提供了十分重要的工具,而且对螺旋桨的噪声控制也有重要的实用价值。     

螺旋桨/船体粘性流场的整体数值求解

螺旋桨和船体是相互作用的,孤立地对螺旋桨或船体流场进行数值模拟均无法有效地对它们的相互影响进行研究.本文采用周向平均的混合面处理方法,实现了螺旋桨/船体流场的整体计算,计算结果和试验数据进行了比较,表明该方法能很好地模拟螺旋桨和船体之间的相互影响,从而揭示了真实螺旋桨和船体之间相互干扰的内在规律.本文研究结果为研究螺旋桨和船体相互影响提供了更加精确和实用的研究手段.     

62000 DWT多用途船的船型优化

在母型船的基础上对一艘62 000 DWT多用途船进行船型优化,以使其在设计吃水和结构吃水状态下获得更加优良的性能。分析母型船的船身压力和兴波,对压力梯度变化较大的区域变化船体局部几何形状;对艏部的进流角度和艉部的去流段长度进行优化,以降低兴波阻力和减小船艉的流动分离。使用Star ccm+对最终的优化线型进行计算,并与母型船的结果对比,结果表明,优化船型与母型船相比,在设计吃水和结构吃水的阻力下降明显,船身表面压力梯度分布和螺旋桨盘面处的伴流分布更为均匀,达到了优化目的。结构吃水状态下的模型试验表明,阻力数值计算结果准确。线型优化使得船型具有更优良的性能,达到能效指数的要求,满足节能减排的目标。