对转桨推进的高速水下航行体实尺度自航计算与分析

[目的]为了实现对转桨(CRP)推进的高速水下航行体自航因子的数值预报,[方法]建立实尺度航行体阻力、自航及对转桨敞水的RANS模拟方法,进行阻力和敞水计算精度验证,分别采用准定常和非定常方法进行自航模拟,并对自航因子进行分析和比较。[结果]模型尺度的计算与试验比较表明,航行体阻力计算误差小于3%,对转桨推力、扭矩计算误差分别小于2%和4%;实尺度阻力计算结果与基于模型试验的预报结果相差约3%;实尺度自航计算得到的自航因子值均在合理范围;自航因子的准定常与非定常计算结果之差小于2%,说明准定常方法适合于工程应用。[结论]研究方法可为对转桨设计提供较准确的输入数据,可为提高设计精度、缩短设计周期提供技术支撑。     

舵球对螺旋桨敞水效率的影响

以一套模型桨和４只几何相似的舵球相互组合的试验，探讨了不同的桨、舵球间距和舵球尺度对螺旋桨敞水效率的影响。试验结果表明，桨、舵球间距的变化对螺旋桨敞水效率的影响是明显的。在舵上安装舵球后一般可使螺旋桨的敞水效率提高３％～５％。若舵球位置安装适当，可使原有的毂涡消失，考虑到螺旋桨后带舵时，它的敞水效率将发生变化。因此，在进行船模自航试验数据分析时，应考虑舵对螺旋桨敞水效率带来的影响而给予适当的修正。     

混合对转推进系统水动力性征数值研究

[目的]为研究混合对转推进系统的推进性能,[方法]采用滑移网格方法,分别对螺旋桨、吊舱推进器、混合对转推进系统的水动力性征进行数值模拟,分析混合对转推进系统中各推进成分相对于其单独工作时的水动力性征差异,研究混合对转推进系统中各部分之间的相互影响规律。[结果]结果表明:在混合对转推进系统中,后桨对前桨的抽吸作用导致前桨推力系数、转矩系数、敞水效率随进速系数的减小而减小,与单独螺旋桨的变化趋势不同;吊舱和桨毂的阻塞效应以及前桨非定常尾流对后桨的干扰作用,导致后桨推力系数、转矩系数及敞水效率与单独吊舱推进器的结果不同;混合对转推进系统效率低于单独螺旋桨,未能体现后桨对前桨尾流的吸能作用,因此在混合对转推进系统的设计研究工作中,需要进一步考虑前、后桨几何参数的匹配问题。[结论]研究结果可为混合对转推进系统的优化设计和工程应用提供参考。     

固定吊舱式混合对转桨推进系统对船舶操纵性能的影响分析

针对使用固定吊舱式混合对转桨推进系统时舵叶与螺旋桨距离加大后影响舵效的问题,采用实船航行试验验证并与常规推进系统的姐妹船试验数据对比,分析固定吊舱式混合对转桨推进系统对船舶操纵性能的实际影响情况,结果表明,停船性能有所降低,回转性能仍保持远小于IMO衡准,初期小角度的航向纠正能力保持基本不变,航向稳定性明显改善。     

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究（英文）

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数(安装位置、展弦比和安装角),使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。     

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数（安装位置、展弦比和安装角）,使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。     

渔船桨-舵球组合系统节能效果数值分析

考虑将有节能效果的舵球应用于渔船,采用计算流体力学软件STAR-CCM+对39.8 m远洋围网渔船舵桨进行舵球应用数值模拟,由推进效率、螺旋桨表面的压力分布及流场对比不同直径舵球及与螺旋桨桨毂距离组合方案下螺旋桨的敞水性能差异;分析发现对于航速较高的远洋渔船采用合适的舵球可以改善螺旋桨尾部流场分布,降低其尾流旋涡的强度,提高螺旋桨推进效率,达到一定的节能效果。     

“粤剧红船”电网及电力推进系统设计

随着节能减排要求的提高,船舶采用电力推进将越来越普及。全回转舵桨电力推进具有舵桨一体化、操纵性能良好、振动噪音小等优点,尤其适用于内河等机动操纵受限的船舶。"粤剧红船"采用全回转舵桨电力推进装置,大幅度提升了旅客观光体验的舒适性。     

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。     

对转桨敞水性能尺度效应的数值模拟与分析

本文基于RANS模拟与分析开展对转桨敞水性能尺度效应的数值研究。首先根据对转桨模型试验结果对计算方法进行了验证;然后将桨叶表面压力和摩擦力分布转换为叶剖面法向力和弦向力,对影响尺度效应的因素进行了分析。结果表明:压力的尺度效应不可忽略,主要导致实桨法向力及内半径弦向力减小;摩擦力的尺度效应仅导致实桨弦向力减小;二者的共同作用导致实桨推力变化不明显,而扭矩明显降低。     

吊舱式电力推进装置的首次成功应用

全回转舵桨合一、吊舱式电力推进装置是新颖的船舶动力装置.结合我国首艘成功采用吊舱式电力推进装置船舶的实施效果,较详尽地介绍了电力推进技术的先进性能.     

吊舱式电力推进装置的应用

详尽介绍了全回转舵桨合一、吊舱式电力推进的性能及电力推进系统的组成,并结合我国首艘成功采用吊舱式电力推进装置船舶的实施效果,阐述了电力推进技术的先进性。     

RANS方法预报对转桨定常敞水性能研究

以时均化的雷诺方程结合标准k-ε湍流模式作为控制方程,采用混合面模型(MP)将对转桨非定常问题简化为定常,建立对转桨敞水性能数值模拟方法.开展了两对水下高速航行体用对转桨的敞水性能数值模拟,与试验结果及MRF模型预报结果进行了对比分析,结果表明:两种数值模拟方法均能可靠地预报对转桨的敞水性能,预报精度满足工程应用需要.     

图谱设计在某近海船舵桨用导管螺旋桨的应用

应用图谱设计方法对某近海船舵桨用导管螺旋桨进行了设计,并进行了实船系柱推力性能预报.通过导管螺旋桨的敞水性能试验,得到了其敞水性能曲线,同时预报了该船在系柱状态下的实桨推力,最后与实船试航结果进行了对比,得出相关结论.     

考虑耙吸力的耙吸挖泥船阻力性能 数值分析及试验比较

自航耙吸挖泥船船体线型较为肥大，工况较多，不同工况下对阻力性能的要求也不尽相同。文中首先利用CFD建立某耙吸挖泥船数值模型，计算分析耙吸挖泥船裸船体阻力性能，并与模型试验数据进行对比，取得了一致结果。在此基础上，考虑耙吸力影响，分析不同工况下该耙吸挖泥船在装有不同螺旋桨的情况下船体及舵的阻力性能差异，通过流场分析其机理。并结合螺旋桨敞水性能，计算了新导管桨与原桨在实尺度下的推进效率及收到功率，结果表明新导管桨推进效率相较于原桨提升了约8.8%，验证了耙吸挖泥船耙吸力的合理性。     

基于MRF模型的对转桨敞水性能数值模拟方法探讨

基于RANS方程和k-ε湍流模型,建立了用多参考系模型(MRF)处理前后桨相互干扰的对转桨敞水性能数值模拟方法.开展了两对水下高速航行体用对转桨的敞水性能模拟,与试验结果进行了对比,并研究了不同的前后桨相位差对定常性能模拟的影响,结果表明:文中建立的数值模拟方法能可靠地预报对转桨的敞水性能,可作为对转桨设计的工程应用工具.     

国产先进的推进及操纵技术

苏州船用机械厂是一家有20多年专业制造调距桨、侧向推进器(定距、调距)及全回转舵桨(Z型推进)的专业工厂。在船用特种推进器的设计、制造方面积累了丰富的经验和资料。尤其是引进瑞典KMW公司及德国Schottel公司的世界上最先进的制造技术后,产品更臻完美。生产的船用特种推进器分获国际、国内众多船级社认可。产品已大量装船使用。全回转舵桨(Rudder Propeller) 通过舵桨的转舵机构,使螺旋桨能绕其中间垂直立柱在360°范围内任何回转,因此它集推进与操舵功能于一体,既能操纵船舶航向,又能获得该航向上的最大推力。常用作拖船、推船、渡船、驳船、工程船等的主、辅推进和动力定位。     

桨舵组合式节能推进器设计及水动力性能验证

为减小螺旋桨尾流能量耗散,提高桨舵系统的推进效率,开展桨舵组合式推进器设计研究。首先,基于适伴流设计思想结合面元法编制最大阻力减额的扭曲舵设计程序,获得桨后舵不同展向位置的扭曲角度,并通过与一前端削平的舵球及桨毂光顺连接形成桨舵组合式推进器的设计方案。然后,采用数值仿真分析获得均匀流场中桨舵组合式推进器的水动力性能、压力分布与流场特性等细节,初步验证设计方案的合理性。最后,开展船后桨舵组合式推进器的水动力性能试验,获得不同航速下螺旋桨和舵的水动力性能。试验结果表明,桨舵组合式推进器较原型桨舵推进器的效率在全航速段均有一定程度的提升,在设计工况点提升值达2.7%,证明设计方法正确,设计方案合理可行。     

基于内河运输船的新型全回转舵桨设计研究

国内设备制造厂在舵桨的设计过程中,多数采用传统的设计方法,但是在装船运行的过程中常会出现螺旋桨过重、振动过大、航速低于设计要求等情况。文中针对传统舵桨所产生的这类问题,提出了进行适伴流全回转舵桨的设计概念。针对公司的内河运输船项目进行了新型全回转舵桨的设计。通过试航试验,新型全回转舵桨在综合性能上比传统舵桨有较大幅度的改善,并对我国船用推进器的发展具有积极意义。     

混合式CRP推进器操舵工况水动力性能数值研究

[目的]为了研究操舵工况对混合式CRP推进器水动力性能的影响,[方法]采用RANS方法结合SST k-ω湍流模型计算NACA0012型敞水舵的升力系数,通过与试验数据的对比,选定数值计算的近壁面网格布置和近壁面处理方式。在此基础上,进一步预报偏转工况下吊舱推进器的水动力性能,通过试验对比,表明误差在较小范围内。以混合式CRP推进器为研究对象,采用该数值方法预报操舵工况下该型推进器的水动力性能并予以分析。[结果]研究发现,该型推进器后桨推力、吊舱横向力和操舵力矩均随偏转角的增大而增大,前桨推力基本不随偏转变化。[结论]表明该型推进器操纵性能优良,具有广阔的工程应用前景。