螺旋桨斜流横向力的计算方法探析

文章根据机翼水动力理论，对斜流效应横向力的物理成因进行深入分析，并且详细地分析了船舶在进车的情况下螺旋桨斜流效应横向力大小和方向的变化情况，试图通过一种定量的方法来研究螺旋桨斜流效应横向力的变化趋势，得出定量的结论，从而对船舶的操纵和船舶运动仿真起到一定的指导作用。     

基于CFD的斜流对螺旋桨性能影响探究

对于拖船、拖网渔船及高速艇等船型,其螺旋桨处在斜流工作条件下。为研究斜流对螺旋桨水动力性能的影响,文章使用商用流体力学软件STAR-CCM+对不同斜流角下螺旋桨的水动力性能进行计算。计算结果表明,斜流会导致螺旋桨敞水性能下降并诱发横向力,对船舶航速、传动轴系及船舶操纵性产生不利影响。     

斜流中船舶水动力及伴流场数值预报分析

船舶的斜航状态会造成船尾伴流场不均匀,使螺旋桨桨叶承受周期性的变化力,降低螺旋桨性能并导致空泡现象恶化和船舶振动.为预报斜航状态下船舶水动力及船尾伴流场,采用混合网格技术,利用RANS方法和VOF模型,考虑自由液面的影响对KCS船开展了直航和斜航状态下数值预报分析.首先对船舶直航状态进行数值分析,得到的结果与试验结果比较接近,进而对船体在斜航状态下进行了数值模拟.结果表明,漂角的存在会对船舶阻力产生较大影响,且对球首底部和船尾舭部压力分布影响较大,导致兴波阻力增大,船尾伴流场均匀性变差,对螺旋桨激振力不利.     

斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值预报研究

空泡性能是船舶螺旋桨重要的水动力性能之一。由于桨轴存在倾斜安装角，船舶在水面航行时，螺旋桨的进流条件主要为斜流工况。为研究斜流工况下螺旋桨的空泡形态及空泡脉动压力特性，论文基于黏流CFD方法针对PC456螺旋桨标模开展了斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值模拟研究，并与大型空泡水筒中的斜流螺旋桨空泡试验结果进行了比较。结果表明，数值预报的空泡形态、面积和平板表面脉动压力与试验观测及测量的结果吻合较好，验证了数值模拟方法的可靠性。     

海河内的锚泊及操纵

在海河有限的水域中掉头，应充分利用主机倒车时螺旋桨的沉深横向力，排出流横向力，配合使用锚和舵，运用良好船艺，以使船舶操纵得心应手。     

斜流中船后螺旋桨水动力性能及伴流场研究

为了探究斜流中船体尾部流场对于螺旋桨水动力性能与受力变化的影响,采用混合网格技术,通过RANS方法对DTMB4679螺旋桨的水动力性能及船尾桨盘面处伴流场进行了非定常数值计算,并与敞水工况下的计算结果进行对比分析.计算结果表明:在无斜流角时船尾伴流场基本对称,但由于船体对于流场有一定的阻滞作用,敞水工况的轴向速度大于船...     

侧向推进器故障案例分析解决

侧向推进器简称侧推器,是一种横向推进装臵,其浆叶安装在贯穿船体的横向导管内,浆叶旋转时产生的水流对船舶产生横向推力。是船舶操纵的重要设备,其与车、舵配合作为船舶靠离码头、转向、精准定位等船舶操纵的主要手段,极大的提高船舶操纵的灵活性和可靠性,在客滚船、平台服务三用拖轮上得到广泛应用。一般侧推器的螺旋桨是由柴油机或电动机直接驱动。使用电动机驱动的侧推器因为功率大,控制系统复杂,是船上使用、管理的薄弱环节。     

論斜向来流对双桨船性能之影响和螺旋桨的側向力

由于船体的影响,双桨船的螺旋桨处于斜向来流的条件下运转。斜流造成螺旋桨叶工作状态的非定常性。本文研究了斜流对螺旋桨性能影响的各个方面。发现处于斜流中运转的螺旋桨的推力系数及扭矩系数都增大。若斜流角较大,则设计时有必要进行适当的修正,否则螺旋桨将处于重载情况下工作。主机不能达到预定的转速。不能发出全部功率及达到设计航速。推出了计算上述修正量的近似公式。此外,还发现螺旋桨在斜流中运转时,受到侧向力的作用。该侧向力可分为两部分:一部分处于斜流v_s并通过桨轴的平面内(L_n);另一部分垂直于前述平面(L_ξ)。前者是众所周知的侧向力;后者是由于桨叶处于非定常状态而引起的侧向力。这个侧向力就是引起某些单桨船自动进入回转的原因。因而得以解释某些船舶自动转入回转,并沿一定方向回转的现象。文中推荐了估算上述侧向力的近似公式,可以用来估算作用在螺旋桨上的侧向力的大小及方向。     

S集装箱船螺旋桨诱导激振力预报的试验研究

相对其它船型，集装箱船舶螺旋桨的功率密度较高，由其螺旋桨诱导的船体激振力引起船舶剧烈振动的可能性倍增。现介绍SSSRI预报螺旋桨诱导船体激振力的模型试验研究手段和方法，以S集装箱船舶螺旋桨为对象，给出实船螺旋桨诱导船体激振力水平的预报结果。     

螺旋桨斜流试验装置

对于高速艇而言，需要研究其螺旋桨在斜流工况下的水动力性能，为此，七０八所在现有水筒试验设备的基础上，研制一套螺旋桨斜流试验装置，即可进行该试验，对桨在不同斜流下的空泡特性及剥蚀程度作出定性评估。     

斜流工况下喷水推进系统流场控制体理论模型研究

喷水推进船舶在转向运动时推进器的进流条件与直航状态存在明显差异。基于RANS方法对斜流角在0°～30°范围喷水推进系统的进流和推力特性进行数值模拟。研究表明：随着斜流角的增加，半椭圆形进口获流区的宽度增大而厚度减小，斜流工况下边界层影响系数近似等于直航工况下边界层影响系数与斜流角余弦的乘积。在非空化条件下，当喷水推进船舶作转向运动时，进口流道效率降低是推进器性能下降的主要原因。基于数值模拟结果，建立了斜流工况下喷水推进系统流场控制体理论模型，对经过推进系统的水流进行速度修正和船体边界层修正，提出了斜流工况下推力预估公式并进行了验证。     

船舶操纵模拟器操纵仿真数学模型

系统地论述了船舶操纵仿真数学模型。包括船舶操纵基本模型、水动力、螺旋桨推力及扭距、主机扭距、舵力及其力矩、风、浪、流、锚、缆、拖轮的作用力、浅水影响及侧壁效应,最后给出了主要仿真结果和主要结论     

船尾桨前垂向整流鳍的减振机理研究及其应用

文章认为在船尾型线设计中若不考虑横剖线的UV度、各水线去流角大小等对船体振动的不利影响,很可能会导致艉部水流异常;螺旋桨盘面处非定常及分布不均匀的艉流将直接导致船体剧烈振动.针对发生了该类有害振动的船舶,介绍一种安装于船尾的垂向整流鳍.通过引用水动力不平衡导致螺旋桨激振力产生的基本原理,探讨垂向整流鳍整流使螺旋桨盘面处原艉流场发生有利改变的实质,揭示船尾桨前垂向整流鳍的减振机理.以实例说明该整流鳍在消除该类振动方面的突出效果.     

螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究

利用有限元法和边界元方法分析比较了螺旋桨激振力三个方向分力(轴向、横向、垂向)分别作用以及同时作用时引起的船体结构振动与水下辐射噪声。结果表明,船体结构在螺旋桨激振力作用下在轴频、叶频、一倍叶频、二倍叶频以及船体固有频率处振动响应出现线谱;横向螺旋桨激振力引起的船体水下辐射噪声最大,垂向力其次,最小是轴向力;三个方向激振力同时作用时船体最大辐射声功率出现在叶频处,主要由横向力引起,其次是轴频处,主要由轴向力引起。分析其原因主要是横向激振力在叶频时最大,而且与船体固有频率接近,产生共振,轴向力在轴频处次之。     

波浪中船舶操纵性数值预报及自航模验证

基于统一理论,考虑横荡、纵荡、艏摇平面三自由度操纵和横摇耦合,建立四自由度模型,按照MMG模型将船体上的力分为船体力、螺旋桨力和舵力,采用耦合模型叠加波浪力的方式来预报船舶在波浪中的操纵性。波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。通过对比仿真数据与自航模试验数据,验证了模型的准确性。预报了在不同波浪工况下的船舶操纵性,验证了二阶力是船舶回转漂移的主要原因。比较了不同波高对船舶在波浪中操纵性的差异,研究结果表明:波高越大,船舶回转的纵向和横向漂移越明显,并且Z形试验中的第1超越角和达到时间越长。     

基于三维数模礁石航道水流结构分析

针对长江航道的升级,往来船只航行在具有突嘴、较大礁石碍航河段航行时,往往由于横向宽度不足导致船舶航行安全受到威胁的问题,进行概化礁石斜流水流结构以及船舶受力特点研究。采用CFD软件模拟礁石航道时船舶的水流三维数值模拟方法,得知:流速、礁石占据比越大对水流结构的影响距离越大,且横向流速的影响距离较突出;流速与船舶所受横向力成正比;概化礁石对船舶的纵向影响距离在上下游1倍船长范围之间,最大值约在上游0.5倍船长处。     

双导管螺旋桨船的艉部振动与治理

本文基于某双导管螺旋桨船船体的线型特点，详尽分析了该船在试航中产生振动的原因；并通过模型试验进一步证实该船振动的成因主要是由于螺旋桨在不均匀流场中运转时产生的激振力所致。在实船已经建成，船体线型无法修改的情况下，在艉部设计并加装整流鳍，改善了该船桨盘面伴流分布的不均匀性，从而降低由螺旋桨脉动压力所引起的剧烈振动，使该船最终得以顺利交船。     

大型船舶在浅水域操纵性能的探讨

船舶在浅水中航行,会产生浅水效应,出现兴波增大、阻力增加、船速下降、船体下沉等现象,船舶操纵性能变差。为了减小浅水效应对船舶的影响,笔者就实际操纵中应注意的要点和相关的预防措施作了阐述。     

不均匀流中船舶操纵运动仿真模型及应用

本文给出不均匀流中船舶操纵运动数学模型，研究了在不均匀流中作用于船体上流体动力的估算及不均匀流场的生成，提出了不均匀流中船舶操纵运动的仿真方法。最后介绍了在港口引航实践中的两个仿真应用。     

偿导管——投资少效益好的高船节能新技术

八十年代初,联邦德国许内克罗特教授根据船舶航行时水流为船体分割,船尾处发生明显分离这一早已为人们司空见惯的流体力学现象,设想在船体尾部螺旋桨前,螺旋桨轴的上方加装由两半圆环组成的导管,其横断面为机翼型,半环直径约为螺旋桨直径的一半,许内克罗特教授将它称为“补偿导管”,可用来减少船尾处的水流分离现象,加速螺旋桨上部的水流流速,使螺旋桨进流均匀,从而提高螺旋桨推进效率,降低主机燃油消耗,取得节能效果。在船模试验取得成功基础上,1984年3月联邦德国“鲁道尔夫·奥夫