基于面元法及模型试验的船舶螺旋桨噪声预报方法

对某船螺旋桨噪声进行了预报.高频噪声预报采用模型试验方法进行.在国家重点试验室大型循环水槽中完成了桨模高频噪声的测量,测试结果经量纲一的量方法换算至实船.采用面元法计算非定常力,通过力与声级的关系换算出低频离散谱噪声.求解出螺旋桨随机连续性力.然后换算出低频连续谱噪声.从预报结果总结出螺旋桨噪声随频率的变化规律以及速度对噪声的影响.     

潜艇螺旋桨直接辐射噪声的数值计算

采用计算流体力学与声学边界元方法相结合求解了潜艇尾部大侧斜螺旋桨的直接辐射噪声.与一般螺旋桨噪声计算不同的是,螺旋桨非定常计算时引入了潜艇尾部桨盘面的速度分布作为非均匀来流,能够提供更加真实的螺旋桨脉动压力源场.提取桨叶表面的声偶极源项后,采用边界元方法,求解FW-H方程,得到了螺旋桨空间测点的声压谱和总声级.桨盘面速度分布由全附体潜艇粘性流场数值计算得到,其可信性由艇体表面的压力系数与试验值的比较给予了验证.螺旋桨数值模型的可信性由敞水特性预报值与试验值的比较进行了验证.     

交通噪声对校园环境的影响分析

采用噪声与振动测试分析系统对某高校交通噪声敏感点进行噪声测试,分析火车通过噪声的频谱规律和辐射噪声特性;通过分析得知,火车鸣笛噪声出现两个明显的峰值,最高声压级值分别为86.1d B(A)和76.6 d B(A);对同一火车道路设置声屏障一侧进行噪声测试和分析得知,声屏障对火车辐射噪声有一定的衰减作用;交通干道噪声测试15个测试点连续等效A声级均超过噪声限值标准.     

流固耦合作用对螺旋桨强度影响的数值计算

为研究流固耦合作用对船舶螺旋桨强度的影响,并分析采用不同流固耦合方法所得计算结果的差异,结合实际工程,使用CFX对某船螺旋桨在特定工况进行CFD计算,并在ANSYS WORKBENCH中分别运用单向流固耦合和双向流固耦合方法对螺旋桨静应力及总变形量进行计算分析和比较,给出螺旋桨表面压力分布图,以及等效应力和总变形量随螺旋桨桨叶半径变化的关系曲线,并将二者计算结果进行对比.结果表明,采用不同流固耦合方法所得应力应变分布基本一致,最大等效应力出现在桨叶随边靠近桨毂处,叶梢位置变形最大.两种方法中采用双向流固耦合方法所得等效应力和总变形量峰值较大,且随着进速系数的增大,二者计算结果差距逐渐明显.     

用于模拟螺旋桨负载的双馈电机矢量控制研究

螺旋桨负载模拟是舰船电力推进系统中的重要研究内容.文中利用双馈电机四象限运行以及通过转子侧控制能降低变频器容量的特性,提出了双馈电机能量反馈系统模拟螺旋桨负载特性的方案.采用定子磁链定向的矢量控制策略,利用MATLAB/SIMULINK建立双馈电机模型和控制系统模型,实现不同工况下的稳态和动态特性模拟.仿真结果表明,转矩响应迅速、准确、稳定,采用矢量控制的双馈电机能量回馈系统具有良好的四象限负载特性模拟性能.     

双体船平移操纵水动力性能试验研究

介绍了用船模拖曳试验来确定某喷水推进双体船平移运动水动力特性的方法,并对试验结果进行了分析.通过船模试验发现,船体平移时的水动力大小随航速增加而快速增加,在同一航速但不同尾斜角下水动力大小也各不相同;水动力的方向和水动力作用点的位置随航速的改变而改变,但变化幅度不大,受尾斜角影响较大.准确掌握船体平移运动水动力特性,可为合理制定喷水推进器的控制策略,充分发挥喷水推进船优异的机动性、操纵性提供理论依据.     

基于实船油耗与排放的拖轮航速优化

利用便携式排放测试系统对上海外高桥港近海拖轮进行了油耗与排放测试,拟合了油耗、排放与航速的关系,建立了巡航工况下的航速优化模型,分析了拖轮最佳油耗和排放对应的航速。试验结果表明:船舶CO_2的排放因子与燃油的品质和船舶工况相关,与实船排放测试相比,使用经验排放因子估算排放率是可行的;当使用幂函数拟合CO、CO_2、THC、NO_x、PM、PN排放和油耗与航速关系时,各拟合曲线的决定系数均大于0.9;仅对油耗优化,当航速为7.21kn时,拖轮单次巡航工况下的总油耗达到最小值,相对最大航速12.00kn的油耗下降了33.40%;对油耗和NO_x排放进行优化,得到的最优航速最大;对油耗与所有排放同时优化,得到的最优航速最小;当航速为6.96kn时,拖轮的总油耗、NO_x、PM和PN总排放达到最优值,相对最大航速,总油耗下降了33.29%,CO、CO_2、THC、NO_x、PM、PN减排率分别达到59.56%、76.37%、82.34%、92.36%、53.10%和62.25%。可见,在最优航速时,拖轮总油耗与总排放均显著减小。     

节能型螺旋桨在内河船舶上的应用

在介绍XC型螺旋桨节能机理的基础上,比较、分析该螺旋桨与常用关刀型、B型桨实船测试结果,并用实例说明该螺旋桨推广使用后的节能效果,有利于节能型螺旋桨的推广应用.     

螺旋桨导边充气对其水动力性能和辐射噪声的影响研究

讨论了螺旋桨导边充气对其水动力性能和辐射噪声的影响,将气层作为桨叶的厚度,用面元法估算了不同充气量时螺旋桨水动力性能的变化;并以模型试验的方法研究了不同充气方式和充气量对螺旋桨水动力和辐射噪声的影响,最后得到了小气量导边充气既可降低噪声又以螺旋桨水动力性能影响较小的结论。     

基于MATLAB的舰船航速性分析立体图解法

一个既定螺旋桨水动力特性数学模型是运行参数的二元函数,可由三维坐标图来表示.立体图解法就是应用MATLAB,以航速、转速和推力(转矩或功率)为坐标轴分别作出螺旋桨水动力特性、原动机外特性的函数立体图,并进行组合和裁剪,为船-机-桨工况配合特性分析提供可视化平台,立体图解法具有众多突出优点,且扩展应用范围广.     

基于PI控制器的船舶加速过程负荷控制

在Matlab/Simulink软件中建立了某"柴-燃"联合推进系统仿真模型,利用实船试航数据对模型的准确性进行了验证,对现行的加速过程控制方法进行了仿真和机动性评估.针对应急加速过程中主机严重超负荷、正常加速时主机功率冗余过大及机动性差的问题,提出了用PI控制器设计加速过程"机-桨"联合控制的方法.该方法用主机的功率冗余量作为控制器的输入,对加速过程中主机的转速和螺距的增加率进行调控.研究结果表明,使用该方法对加速过程进行控制时,避免了主机超负荷工作,且航速增加率比现行控制方法的航速增加率提高了近70%.      

变频器供电的船舶推进系统制动过程研究

变频器供电的船舶推进系统在其制动过程中,由于受螺旋桨工作特性的影响,推进电机会向变频调速装置馈能,进而易引起调速装置因过电压而烧毁.在分析了螺旋桨水动力特性和推进电机机械特性的基础上,研究了船舶制动过程中回馈能量的机理,计算了推进系统制动过程向调速装置回馈的能量,设计了消耗回馈能量的斩波制动电路,并对1MW,12相同步推进系统的制动过程进行了仿真和实验分析.理论分析结果得到了实验验证.     

螺旋桨无空泡噪声的研究

文中建立了一套时域范围内螺旋桨无空泡噪声的预报方法：将基于速度势的非定常面元法计算的螺旋桨表面压力分布作为无空泡噪声计算的输入量,采用声学FW-H方程的Farassat公式获得声压的时间历程,再通过离散傅里叶变换得出噪声的频谱图.通过对计算结果的比较和分析,得出螺旋桨在无空泡状态下,厚度噪声要比载荷噪声小得多,可忽略不计.载荷噪声和厚度噪声具有明显的指向性,载荷噪声声压级在桨轴方向最大,在桨盘面方向最小.     

Research of interaction force coefficients based on model test in loading condition

It is very difficult,for the component-type ship mathematical model,to estimate the interaction force coefficients among the hull,propeller and rudder. Some coefficients such as wake fraction and flow straightening coefficient were studied from the model tests in diffierent loading conditions and the normal force of rudder was tested in captive model tests to obtain the coefficients. From these results of the tests,the flow straightening coefficients increase with the increase of trims or drafts. Similarly,...     

船舶电力推进系统中的螺旋桨负载特性仿真

选取切比雪夫多项式来拟合四象限螺旋桨特性图谱,根据船桨的运动特性建立船桨数学模型,以某电力推进船舶参数为依据,利用Saber软件仿真来分析船桨的稳态和动态过程,并在船舶的操纵方法上给出了科学、合理的建议．     

Numerical hydro-acoustic prediction of marine propeller noise

A source-to-far-field computation procedure aiming at predicting the noise generated by the underwater propeller was presented. Detached eddy simulation (DES) was used to resolve the unsteady flow field, which was taken as input data as noise propagation. Far-field sound radiation was performed by means of Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) equation. The computation procedure was finally applied to a typical marine propeller, David Taylor Model Basin (DTMB) 4118. The sound pressure and directivity patterns of this propeller were discussed.     

几种船舶节能技术性能分析

随着燃油价格上涨,船舶节能成为航运业关注的热点之一。本文从减小船舶阻力、提高螺旋桨推进效率、采用混合动力装置三个方面介绍了几种主要的节能技术,分析了各种节能技术的特点。     

滑油运动粘度对尾轴轴颈振动的影响研究

船舶尾轴的振动与尾轴承油膜的动态支承刚度和阻尼密切相关,互相耦合,相互激励,影响船舶航行安全性.润滑油运动粘度是影响润滑油膜的动态特性的重要因素之一,粘度的改变对尾轴的振动行为产生重要影响.文中从动力学方面研究了滑油粘度对尾轴轴颈振动的影响,得出提高润滑油粘度有利于抑制轴颈振动的结论.