基于CFD分析的调距桨水动力性能研究

为了掌握工程设计中调距桨在各种工况下的性能,分析调距桨在调距过程中不同螺距角下桨叶的水动力性能,比较不同螺距角下桨叶产生的推力、转矩和转叶力矩,总结出桨叶推力、转矩和转叶力矩随螺距角变化的规律,计算结果与理论设计值结果基本一致,为工程中调距桨的设计提供参考依据。     

船舶单桨工况拖转调距桨性能计算及其对快速性的影响分析

利用CFD方法对某调距桨敞水特性进行数值计算,并利用实验数据对计算结果进行校验。对于该桨各螺距下大进速系数时的敞水性能采用CFD计算结果与二次曲线逼近相结合的方法获得,以适当扩大调距桨的敞水特性曲线在水涡轮工况的范围。建立了某推进装置主机、传动装置、调距桨、船体阻力的数学模型,在Simulink环境下集成为"船-桨-机"推进系统仿真模型。对单桨工况的稳态特性进行仿真计算,着重研究了不工作调距桨自由拖桨时的拖桨阻力。结果表明:1)不工作桨自由拖转时,将不工作桨螺距设定为最大值时拖桨阻力最小,船舶的快速性最好;2)航速和不工作桨螺距是影响不工作桨拖桨阻力的主要因素,航速越高,拖桨阻力、拖桨力矩以及拖桨转速越大;不工作桨螺距越大,拖桨阻力越小,拖桨力矩与拖桨转速先略微增加而后减小至最小值。     

调距桨轴内油管强度和疲劳寿命分析

对调距桨传动轴内的油管工作状况和受力情况进行分析,对4个关键工况(正车、倒车、稳态1和稳态2)进行较详细的应力和强度计算;根据3S-S-N线图对油管疲劳强度进行可靠性分析;最后,通过油管试样的疲劳试验数据估算油管的S-N曲线,从而进行疲劳寿命预测.文章所采用的方法可为调距桨轴内油管的强度设计和使用寿命计算提供参考.     

调距桨推进轴系动态校中

采用基于改进的三弯矩方程进行调距桨推进轴系的动态校中计算。考虑到调距桨工况不唯一的特点,运转状态计算包括了MCR工况和零螺距工况。动态负荷包括螺旋桨的水动力负荷和齿轮负荷。计算考虑轴承间隙的影响,静态下仅作用于垂直方向上,运转状态下其在垂直和水平方向上的分配通过轴承支反力的方向来确定。     

调距桨转叶力矩数值预报研究

采用RANS方法结合SST k-ω模型计算了某调距桨的敞水性能。通过对桨叶表面的压力积分得到水动力转叶力矩。对于J=0的系泊工况,采用多项式函数外插法求解水动力转叶力矩,以避免数值计算在超低进速系数条件下容易发散的问题;同时采用数值方法计算离心力转叶力矩。计算结果表明不同螺距下的敞水特性、水动力转叶力矩系数和离心力转叶力矩系数的数值计算结果与试验数据吻合较好,验证本文所提方法在调距桨转叶力矩求解的可靠性。     

可调距螺旋桨转叶力矩的数值计算

通过对标准螺旋桨DTMB4119粘性流场的数值模拟验证了通过求解RANS方程模拟螺旋桨粘性流场方法的可信性。在此基础上求解某调距桨不同工况下水动力性能及水动转叶力矩。采用空间离散—数值积分的方法求解调距桨离心转叶力矩。调距桨转叶力矩的精确计算,为调距液压系统功率的选择和桨毂强度计算提供了必要和可信的基本外部载荷。     

基于数值计算的调距桨桨叶强度校核方法

针对复杂的螺旋桨几何外形和载荷分布,为解决其强度校核问题,首先,采用单向流固耦合CFD方法和有限元方法对螺旋桨的结构强度进行计算分析,通过与文献推荐的安全系数进行比较,验证了该方法的合理性;然后,采用此方法对设计的调距桨在设计工况和系柱工况进行强度校核,同时与校核规范进行比较。结果表明,和现有的强度校核规范相比,此方法能提供更多的调距桨结构强度信息。该方法是先求解RANS方程来获取桨模表面的水动力压力系数,然后划分实桨的有限元模型,再把压力系数插值到有限元网格节点上计算得到实桨表面的水动力载荷,同时施加离心力,求解得到最大等效应力和应变,从而计算得到安全系数,可为调距桨的强度研究提供一种数值计算手段。     

某船调距桨转叶力矩计算分析

针对某船调距桨终结设计后转叶力矩的计算问题,对调距桨最大转叶力矩进行研究。通过分析桨叶受力情况,计算桨叶受力作用半径;分析转叶力矩组成,分别研究计算推力和切向力产生的摩擦转叶力矩、离心力产生的转叶力矩和最大水动力转叶力矩;计算伺服油缸油压,并与实船调距油压进行比较。研究结果表明:调距桨转叶力矩计算方法可行,摩擦力转叶力矩和最大水动力转叶力矩计算结果有效,可供相关研究人员参考借鉴。     

某船调距桨故障检测及处理

文章针对某船调距桨工作时,螺距角异常抖动、无法稳距的情况,对调距桨系统进行了综合的故障评估和检测,确定了故障点,更换了相对应的部件,最终通过码头系泊试验和航行试验进行了调试和验证,故障得以排除。     

调距桨静态加载试验装置设计

研制了调距桨装置半实物加载试验装置,包括机械加载装置、加载液压系统和电控系统.该试验装置可模拟调距桨装置在实际航行时所受的各种静态载荷.通过试验模拟加载,可获得桨毂毂桥、叶根螺栓等主要零件的应力与加载负荷的关系及分布情况,并可验证理论分析、仿真计算,为叶根螺栓等零件的优化设计提供依据.     

国产调距桨设备获得国外船级社认证的分析与对策

文章介绍了国产调距桨进入出口船舶市场所面临的入级问题,分析了近几年各世界船舶船市场上的船级社入级情况,统计出据有代表性船级社(ABS、BV、GL、DNV等)的入级船只数量,并以GL入级为例介绍了调距桨电控系统入级的基本步骤,并分析4000DWT多功能运输船调距桨系统入级GL船级社的具体要求.     

船舶调距桨控制系统遗传算法的仿真研究

针对调距桨控制系统现状,设计了调距桨控制系统过程模型,提出了基于遗传算法的PID整定方法.仿真结果表明,该方法克服了传统PID难以获得最佳整定效果的缺点,用于调距桨控制系统是有效的.     

调距桨推进装置特性及控制原理分析

具体分析调距桨推进装置的工作特性和特点,将其与定距桨进行分析对比,并就其遥控系统举例分析;随后简要介绍调距桨当前的发展情况,最后得出结论:调距桨符合船舶高度自动化的要求,在我国船舶采用调距桨将是一个值得关注的选择。     

某型调距桨装置桨毂组件光弹性试验研究

针对某型调距桨装置桨毂组件进行了三维光弹性实验研究。实验中,采用环氧树脂材料制成了桨毂组件缩比模型。加载与冻结实验后,对样件切片并在光弹性仪的圆偏振光场中进行数据采集。根据切片上的条纹级数并结合应力—光学定律,得到各测点应力值及应力分布。桨毂组件光弹性实验结果可以对桨毂组件应力进行全局性研究,对桨毂组件优化设计提供了有效依据。     

4000DWT多用途船调距桨的电气遥控系统

本文简单介绍了WP72XF3／4调距桨的电气遥控系统的主要功能、技术规格、系统组成，通过操纵面板详细介绍了整个系统的功能实现、位置切换等，结合螺距、转速的控制以及PLC控制器控制程序讲述了整个系统的工作原理，对主机控制系统等附加的保护功能也作了一些说明。     

某调距桨装置螺距抖动故障分析

文章主要针对某船在航行过程中调距桨装置发生的螺距抖动,通过机械、液压以及电控3个方面综合考虑并加以试验验证,最终找出故障原因,为今后排查此类故障提供了解决思路。     

某调距桨螺距振荡控制分析

调距桨设计过程中常会出现的螺距振荡现象是由于电磁阀的制造精度与控制系统的控制精度不匹配造成的,为此,减小逼近时的螺距控制指令,并调整系统允许控制误差。实际应用表明,该方法能够有效地解决螺距振荡问题。     

调距桨桨叶连接螺栓过渡圆角光弹性试验研究

苛刻的空间尺寸要求和严酷的使用环境使得调距桨桨叶连接螺栓设计极为重要,为研究连接螺栓螺帽螺杆圆角过渡区域因截面形状突变存在的应力集中情况和应力分布规律,以某型调距桨桨叶连接螺栓联接组件作为试验模型,采用光弹性试验方法测得其应力分布和应力集中系数,并与有限元仿真分析结果进行了对比验证,为桨叶连接螺栓组件结构设计及其优化提供重要支撑。     

导管螺旋桨定常性能预估的基于速度势的面元法

开发了一个导管螺旋桨定常水动力性能预报的数值计算方法,其中,螺旋桨和导管均采用定常面元法,通过迭代计算考虑桨和导管的相互影响.该方法也可用于导管调距桨在不同转角时的定常性能预估.对JD7704和19a导管螺旋桨以及JD导管调距桨的计算结果表明,该方法计算精度是令人满意的.     

调距桨典型调距机构机械效率及灵敏度分析

以调距桨调距机构为研究对象,采用低副原理、功能原理、基点法等建立曲柄连杆、曲柄滑块和曲柄销槽3种典型调距机构机械效率及灵敏度的数学模型。结合实例计算,对比分析3种机构的机械效率及灵敏度特性。利用UG软件建立3种调距机构的三维模型,并对模型进行动力学仿真,仿真结果验证了数学模型的准确性。对比研究3种机构可为调距桨调距机构选型设计提供一定的理论参考。