提高调距桨水动力性能预估精度的一个途径——计及桨毂的影响

由于调距桨桨毂内部需要安装转动桨叶角度的机构,其毂径比较常规桨者要大,因此桨毂的存在不仅影响近毂处桨叶剖面上弦向压力的分布,而且还影响螺旋桨的敞水性能。为此,本文提供了一个计及桨毂影响的升力面方法。桨毂的影响以布置在其表面上的面源分布来模拟,螺旋桨叶采用离散的涡格法来处理。计算结果证实了:桨毂的存在明显影响近毂处剖面的弦向压力分布,对于大毂径比螺旋桨计及桨毂影响后将有利于提高计算精度。     

调距桨桨毂机构水动力负荷加载方式仿真研究

本文首先对某调距桨进行了CFD仿真分析,然后将CFD计算得到的桨叶分布式压力负荷加载至调距桨桨毂有限元模型的桨叶上进行有限元静强度仿真计算,并与多点约束集中(MPC)加载方式的计算结果进行比较。因分布式压力加载方式更接近真实加载情况,更适应于精度要求较高的高负载调距桨桨毂设计,与分布式压强加载相比,虽然MPC加载方式精度较低,但因其载荷加载处理与仿真计算时间大为缩短,得到的结果偏安全,因此适用于一般的工程强度估算校核。     

全回转推进器螺旋桨桨叶结构强度评估方法

为了解决全回转推进器螺旋桨的单向流固耦合问题,实现螺旋桨桨叶结构强度精确评估,文章基于计算流体力学和有限元法开展了螺旋桨桨叶的结构强度计算方法研究,重点探讨了桨叶表面随机分布压力从流体域到固体域的转换技术。在此基础上,文中提出了桨叶固液交界面上水动力载荷的转换方法,详细研究了插值加权系数和有限元网格尺寸对桨叶结构强度计算精度的影响规律,给出了适用于桨叶强度评估的插值加权系数和单元网格尺寸选取原则。最后,该文以5000 kW级全回转推进器螺旋桨为例,开展了桨叶结构强度数值计算和安全评估,获得了桨叶的应力和变形分布规律,整体上建立了全回转推进器螺旋桨桨叶结构强度评估方法,可为大功率全回转推进器螺旋桨设计提供借鉴和参考。     

全回转推进器螺旋桨桨叶结构强度评估方法（英文）

为了解决全回转推进器螺旋桨的单向流固耦合问题,实现螺旋桨桨叶结构强度精确评估,文章基于计算流体力学和有限元法开展了螺旋桨桨叶的结构强度计算方法研究,重点探讨了桨叶表面随机分布压力从流体域到固体域的转换技术。在此基础上,文中提出了桨叶固液交界面上水动力载荷的转换方法,详细研究了插值加权系数和有限元网格尺寸对桨叶结构强度计算精度的影响规律,给出了适用于桨叶强度评估的插值加权系数和单元网格尺寸选取原则。最后,该文以5 000 k W级全回转推进器螺旋桨为例,开展了桨叶结构强度数值计算和安全评估,获得了桨叶的应力和变形分布规律,整体上建立了全回转推进器螺旋桨桨叶结构强度评估方法,可为大功率全回转推进器螺旋桨设计提供借鉴和参考。     

分离式桨叶法兰与毂体摩擦因数的测定方法

文章介绍了分离式桨叶法兰与桨毂体紧固结构结合面的摩擦因数取值的重要性,着重阐述通过试验精确测定桨叶法兰与桨毂体结合面摩擦因数的过程,并采用理论计算与数据对比分析的方法提出桨叶法兰与桨毂体结合面摩擦因数测定的方法.在此基础上,总结该摩擦因数测定方法的精度和研究意义.     

可调螺距螺旋桨水动力性能分析

利用面元法分析可调距螺旋桨的水动力性能.计算过程中,采用较为简捷的关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双曲面形状的面元以消除面元间的的间隙,Newton-laphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件,使桨叶上下表面的的压力在随边有良好的一致性,同时用模拟物体真实行状的面元法来解决调距桨在螺距变化时的叶剖面畸变的问题.用Morino导出的解析计算公式来计算面元的影响系数,加快了数值计算的速度.以无厚度线性尾涡模拟桨叶泄出涡.调距螺旋桨最佳转轴位置由理论方法求出,使得桨叶的转叶矩为零.计算过程中计入了桨毂的影响,并分析了桨毂对桨叶表面压力分布的影响.最后给出了调矩螺旋桨水动力性能随随螺距的变化规律,并和试验结果作了比较分析.     

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。     

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。     

KL72/4-ST型调距桨简介

0引言船舶调距桨省去了主机换向装置,可实现船舶的无级变速,改善船舶操纵性能;其广泛应用于具有多样航行工况的运输船舶、工程船舶及军舰。本文简单介绍KL72/4-ST型调距桨的结构组成和工作原理,供同人参考。1调距桨系统调距桨系统主要由桨毂桨叶部分、调距机构、传动轴部分、配油器和液压系统等组成。1.1桨毂桨叶部分可调螺距螺旋桨的桨毂桨叶部分由桨毂和桨叶组成。桨毂内部装有调距机构,用于调整桨叶螺距;     

基于OpenGL的螺旋桨几何造型程式化实现

介绍通过螺旋桨设计图纸提供的型值数据等进行螺旋桨三维几何建模的方法。利用VC++6.0编制了适合于各种类型螺旋桨的三维几何建模程序,并借助OpenGL技术实现了三维螺旋桨造型及其尾涡面的显示与人机交互功能,提高了螺旋桨三维几何建模的效率。研究中所进行的对桨叶、尾涡面以及桨毂面元网格的计算也为螺旋桨水动力数值预报提供了基础。     

大侧斜螺旋桨强度校核探讨

针对大侧斜螺旋桨复杂的几何外形和载荷分布,为准确解决其强度校核问题,介绍了两种螺旋桨强度校核方法,传统的悬臂梁法和有限元法。前者视桨叶为变截面的悬臂梁,按正车最大航速时的静态负荷来进行校核;采用有限元法在全速正车和紧急倒车状态时计算叶片的应力应变,重点介绍了紧急倒车过程中作用在桨叶上最大水动力载荷的确定方法。最后通过算例分析,比较两种方法校核同一螺旋桨强度的结果,指出有限元法更适合用于大侧斜螺旋桨的强度校核。     

基于OpenGL的螺旋桨几何造型程式化实现

介绍通过螺旋桨设计图纸提供的型值数据等进行螺旋桨三维几何建模的方法.利用VC++6.0编制了适合于各种类型螺旋桨的三维几何建模程序,并借助OpenGL技术实现了三维螺旋桨造型及其尾涡面的显示与人机交互功能,提高了螺旋桨三维几何建模的效率.研究中所进行的对桨叶、尾涡面以及桨毂面元网格的计算也为螺旋桨水动力数值预报提供了基础.     

调距桨桨毂加载重块考核试验的设计原理

桨毂是调距机构及桨叶等部件的安装基础构件,承受了较大的载荷.从桨毂受力的角度,模拟桨叶受力的加载重块离心力对叶根法兰中心产生的弯矩和离心力能有效模拟实际机构的推力弯矩、扭力弯矩、离心力和离心力扭矩,具备试验可行性.为评估试验误差,将有限元计算方法和试验结合应用,利用试验检验有限元计算的准确性,反之,有限元计算能有效评估...     

二万马力调距桨毂光弹性应力研究

按提出的计划,制造了一个二万轴马力的船用调距桨三元光弹性测试模型,并作了测试。在选定的部位,用应变仪和光弹性测试仪作了“应急制动”工况下的应力测量。对于一只桨叶与水下物体相撞的情形,也用应变仪对毂部作了一定范围的应力研究。在内(圆)角处的应力集中现象是很严重的,致使原型(即实物桨毂)应力高达65,000磅/时~2至84,000磅/时~2。因此,建议在所有内(圆)角处采用较大的圆角半径,以减小应力。     

无键螺旋桨液压安装方案分析

针对新造大型船舶无键螺旋桨液压安装过程中的油压控制问题,以某型集装箱船为研究对象,根据船级社规范对推入量和油压进行理论计算,并建立桨-轴无键联接的三维模型,运用ANSYS有限元法对推入量和油压进行仿真分析。通过理论值和仿真值的对比分析,结果表明,理论计算的推入量可以保证螺旋桨无键联接的可靠性;桨毂的等效应力大于桨轴的等效应力,接触边缘区域的应力存在奇异性。得到液压安装过程中的p-S(油压-推入量)曲线,提出一种无键螺旋桨液压安装方案,为无键螺旋桨液压安装控制系统的设计与研发提供理论依据。     

船用螺旋桨桨叶应力数值计算

综合运用计算流体力学(CFD)与有限元分析(FEA)方法对船用螺旋桨桨叶应力进行数值模拟和分析。采用CFD方法对设计工况与非设计工况的敞水特性进行数值模拟;将CFD数值模拟所得的空间水动力作为外部载荷,采用有限元方法对桨叶应力进行计算分析。以5叶侧斜桨为算例,得到的推力系数、转矩系数与敞水试验值具有较好的一致性,得到的桨叶应力结果与理论分析相吻合,本方法可对桨叶应力进行准确的数值预报。     

基于扩展有限元法的三维裂纹前缘应力强度因子计算方法

为了准确快速获取含缺陷结构材料裂纹前缘的SIF,本文基于扩展有限元法,分别从收敛性、计算精度以及网格尺寸对计算结果的影响角度出发,通过标准CT试样获取三维裂纹前缘SIF,并与传统的围道积分法和公式解析解的计算结果对比分析,得出基于扩展有限元法所获取的三维裂纹前缘SIF变化规律.结果表明:随着网格尺寸的增加,扩展有限元法...     

基于ANSYS接触单元的冲沙闸抗滑稳定分析

抗滑稳定计算是混凝土结构设计中一个十分重要的部分,其目的是计算混凝土结构在各个工况下抗滑稳定安全性和应力分布状况。本文应用有限元中的接触单元模拟冲沙闸与地基接触面进行非线性分析,此外结合刚体极限平衡法对冲沙闸进行了稳定计算。通过对两种计算方法进行比较,刚体极限平衡法与有限元法得到的结果基本一致。刚体极限平衡法将坝体假设为刚体,地基为均质,而有限元法充分考虑各种材料和边界条件,对坝体的抗滑定性分析更为全面合理。     

基于定常RANS方法的螺旋桨毂涡结构分析

桨叶根部负荷及毂涡能量利用研究一直是螺旋桨设计研究工作的重要内容之一。为分析螺旋桨根部尾涡系结构,本文采用RANS方法对敞水螺旋桨进行定常数值模拟,通过与水动力测试及LDV流场测量数据对比验证了数值模拟的可靠性。将数值模拟结果与空泡流动显示对照,说明了毂涡是由桨毂端面发展出的轴心涡及缠绕在其表面的叶根尾涡共同构成,分析了毂涡强度与桨毂环量的关系,论述轴心涡的形成机理。     

考虑流固耦合作用桨毂形状对螺旋桨性能影响研究

基于STAR CCM+和ABAQUS软件,运用平均雷诺方程和SST k-ω湍流模型,建立一种基于流固耦合、可有效预报全浸螺旋桨水动力特性的数值计算方法。以标准模型DTMB P4381为网格验证对象,并对不同桨毂形状下的DTMB P4381水动力特性进行双向流固耦合计算,探讨圆柱形桨毂与球形桨毂对该无侧斜桨性能影响及作用机理。结果表明:考虑流固耦合作用能更准确预报螺旋桨水动力性能;桨毂形状对桨叶根部的流动影响明显,对桨叶表面压力分布的影响可延伸至0.5倍半径处,并且该影响随着进速系数的增大而增大。