给定压力分布的螺旋桨面元法设计

为了改善螺旋桨的空泡性能，提供了一种基于面元法的螺旋桨设计方法。该方法通过给定压力分布进行设计。压力分布可以由设计人员指定，也可以由升力面设计方法获得。或者通过修改母型螺旋桨的压力分布而得到。桨叶形状的表达用B样条方法实现，这样可以通过较少的控制角点来表达桨叶形状。将面元法计算得到的压力分布与给定的压力分布之差的平方和作为优化目标函数，通过最小化目标函数可以得到桨叶形状。     

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.     

螺旋桨非定常空泡数值预报中的几个问题

用基于速度势的低阶面元法对螺旋桨非定常空泡进行了预报分析，并对数值分析中的几个重点问题进行了分析讨论．通过桨叶表面划分不同的网格数进行计算，比较不同网格划分计算得到的空泡形状，讨论了空泡计算对网格疏密程度的要求．针对非定常空泡计算中不容易收敛的问题，采取的数值方法既能够较好地反映空泡的非定常性，也能够较快收敛，使得空泡数值模拟更加符合实际情况．计算得到空泡形状后，利用计算得到的奇点强度分布计算了空泡表面的压力分布，验证了空泡表面的压力等于水的汽化压力．     

桨叶剖面旋涡发放数值模拟研究

基于任意拉格朗日—欧拉方法(ALE),根据某发生唱音问题的螺旋桨的实际数据,截取螺旋桨在0.7R处的桨叶剖面为研究对象,建立该剖面与流体相互作用的三维单层网格有限元模型,并对桨叶剖面的旋涡发放现象进行研究,然后将旋涡发放频率的数值计算结果与经验公式结果和实测结果进行对比,重点分析了桨叶剖面的结构响应。数值模拟结果表明,桨叶剖面叶背和叶面都产生旋涡脱落现象,数值计算得到旋涡发放频率与实测值接近,桨叶结构存在应力集中区域,应力集中的位置和峰值变化规律与旋涡发放现象有关。     

螺旋桨空泡校核的参数化研究

本文介绍了基于AutoCADVBA船舶螺旋桨参数化空泡校核的方法,主要包括空泡校核计算、校核曲线的绘制和插值、程序菜单和工具栏的设计,以及程序代码的自动加载等,并列举了用VBA编写的相关程序。     

螺旋桨空泡及防止研究

螺旋桨是船舶普遍采用的推进器,其作用是将船舶主机发出的功率转变为推动船舶运动的推力,实现船舶的航行.随着船舶航速的提高和大功率主机的使用,螺旋桨会出现"空泡现象".当螺旋桨出现"空泡"后,会对螺旋桨的性能带来不同程度的影响,或者使航速降低,或者使桨叶材料受到损坏,这种损坏有时还延及桨后的舵、桨上方的船体板,或者使船体产生严重的振动和噪声.     

高阶面元法预报螺旋桨水动力性能

采用高阶面元法预报螺旋桨水动力性能，桨叶和桨毂表面、以及表面上的速度势分布均采用B样条曲面来表示，螺旋桨尾涡面离散为四边形双曲面元．桨叶随边处的库塔条件由等压条件来实现，通过计算比较，文中的结果是令人满意的。     

螺旋桨强度计算的参数化设计

介绍了基于AutoCAD VBA船舶螺旋桨参数化强度计算方法,主要包括螺旋桨强度校核、桨叶厚度径向分布、程序菜单和工具栏的设计,以及程序代码的自动加载等,列举了用VBA编写的相关程序。     

面元法预报螺旋桨水动力性能

采用面元法预报螺旋桨水动力性能，桨叶和桨毂表面离散为四边形双曲面元，每个面元上布置等强度和偶极子分布，螺旋桨尾涡面也离散为布置等强度偶极子的四边形双曲面元。桨叶随边处理过迭代实现非线性等压加塔条件，通过螺旋桨敞水性能和桨叶压力分布的计算结果与试验结果的比较。     

非均匀流场中螺旋桨水动力及噪声特性预报研究

根据螺旋桨的型值参数,在Fluent前处理器ICEM中建立流场的网格模型,采用计算流体力学（CFD）理论,结合雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程计算了螺旋桨的水动力特性.利用滑移网格技术对非均匀来流下的螺旋桨的水动力进行大涡模拟计算,并结合FW-H噪声模块对螺旋桨的无空泡噪声进行了数值预报.流场预报结果显示,流场的非均匀性导致螺旋桨水动力系数的脉动存在一定的周期性,且整个螺旋桨的水动力系数与单个桨叶之间存在一定的倍数关系;声场结果表明,低频离散噪声远大于高频噪声,噪声衰减速度随频率增大而减小,螺旋桨轴向和径向衰减速度随着距桨盘面中心的距离增大而减小,且轴向声压级低于径向两侧.     

Lift distribution based design of two-dimensional sections

A lift distribution based section design method has been proposed. Through Newton-Raphson iterations, the section geometry is efficiently designed to meet the requirements for total lift and lift distribution. The effect of fluid viscosity on total lift is taken into account by coupling Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) simulation with the potential-flow based design procedure. The present method avoids the difficulty of assigning velocity or pressure distributions on section surfaces. As the loading and thickness distributions are expressed in parametric forms, it is easy to ensure that the designed geometry is continuous and smooth. The effects of lift and thickness distributions on cavitation bucket are numerically investigated. A shift of lift loading towards the aft part of section tends to decrease the margin of back cavitation, while the width of cavitation bucket can be kept almost unchanged. To have a wider cavitation bucket, one can increase the leading edge radius, move properly the location of maximum thickness towards the leading edge, or decrease the curvature at the location of maximum thickness.     

基于解调技术的喷泵空化特征提取方法研究

通过对喷水推进泵实船空化测量，捕捉了喷水推进泵在不同工况下的进口水声信号和壳体振动信号，对其空化调制特征进行了研究。结果表明：①喷水推进泵的空化受其叶频及其倍叶频调制；②随着空化强度的增加，喷水推进泵的调制特征量的变化与声压规律曲线一致，即满足先上升后下降的趋势。据此，可以利用调制特征对喷水推进泵的空化进行实时监测。     

基于Bezier曲线法对径流式涡轮机动叶的设计

根据叶轮初步设计公式,结合Bezier曲线构造方法依靠NUMECA软件Design3D模块以径流向心式涡轮机效率0.5为目标值,对叶轮子午面型线以及动叶型线进行设计。并通过NUMECA软件对所设计的叶片以及子午流面进行流体计算,得出了符合效率目标值的叶型和子午流面参数,以及子午流面的绝对温度和绝对压力的分布,提出了以径流向心式涡轮机效率为目标值,结合Bezier曲线构造法的叶片型线和子午流面型线的设计方法。     

涡轮叶片逆向建模与特征参数提取

为了在已有涡轮叶片实物基础上进行再创新设计,采用激光扫描仪对涡轮叶片进行数字化扫描,提出了在三维测量得到涡轮叶片点云数据的基础上,准确进行逆向建模、反求几何参数和提取气动特征参数的逆向设计方法.根据涡轮叶片的几何参数反求和提取气动特征参数要求,基于获取涡轮叶片的截面点云图,用五次多项式曲线拟合叶盆和叶背,并用圆弧逼近叶形前后缘.基于该方法,采用Matlab软件对涡轮截面线点云进行拟合,反求得到了叶身型线方程,拟合偏差控制在之内,能够获得准确的叶片截面型线和气动特征参数.      

回头曲线路段的轨迹曲率特性和汽车过弯方式

为了明确山区公路回头曲线上的车辆轨迹特性和驾驶行为偏好,通过实车路试采集了自然驾驶习惯条件下回头曲线路段上的车辆行驶轨迹线和轮迹线-车道线的横向距离等参数,基于实测数据计算了轨迹曲率,分析了轨迹曲率与道路设计曲率之间的关系,确定了轨迹曲率变化模式,提出了轨迹等效半径的概念,研究了回头曲线路段的切弯行为和典型过弯方式. 研究发现:1） 回头曲线的入弯、弯中和出弯均可见严重的车道偏离. 2） 入弯时汽车在缓和曲线之前便已进入曲线行驶状态,出弯时车辆轨迹曲率在驶出缓和曲线之后的直线上降低至0,轨迹曲率的变化率要低于缓和曲线的曲率变化率;左转轨迹的曲率变化率要低于右转轨迹的曲率变化率. 3） 左转轨迹曲率的幅值回头曲线中部低于或者接近道路设计曲率,右转轨迹曲率则高于道路设计曲率. 4） 左转弯的轨迹等效半径要高于弯道设计半径,右转弯轨迹半径最小值和均值普遍则低于设计半径. 5） 驾驶人可以通过不同的切弯方式来实现回头曲线路段轨迹半径的增加和最大化,但需要侵占对向车道. 6） 驾驶人切弯时,左转弯的轨迹半径增量要高于右转弯的轨迹率半径增量,即车辆左转驶入回头曲线是更容易取得切弯效用;在大头线、平头线和小头线（转角分别大于、等于和小于180°） 3类回头曲线中,小头线和大头线上的切弯效果更明显.      

矿用多级泵水力性能的数值模拟及性能预测

以矿用多级泵为研究对象,运用CFX软件,采用基于非结构网格的SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型对矿用多级泵内部流场进行数值模拟,得到了流场的速度分布和压力分布.选用多相流Mixture模型进行空化模拟,显示首级叶轮的进口背面区域有空泡集聚,通过增大叶轮进口正冲角改善了气蚀状况,并进行了优化模拟验证,同时对多级泵的模拟性能曲线进行了预测,预测结果与实验性能曲线相吻合.     

运行速度在公路路线设计中的应用

针对目前以设计速度为依据的公路线形设计方法存在的局限性,可将运行速度设计方法应用到实际的线路设计中。根据基本的平、纵、横设计数据,进行运行速度测算分析,并以分析结果指导路线设计与优化,将逐渐成为我国公路设计工作中不可或缺的重要一环。     

基于计算流体力学的离心泵汽蚀原因分析

针对某型号离心泵振动超标和扬程下降的特征,采用流场数值分析的方法,分析了该泵叶轮的内部流动并得到了大量的三维湍流场的分析结果,通过对叶轮入口处的分析,证实了该泵性能下降是由汽蚀造成的初步推测,该分析结果为改进离心泵的叶型设计、提高离心泵的效率提供了理论依据．     

不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能

为了研究节能砌块隐形密框复合墙体的破坏形态及滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能，以门洞位置为变化参数，设计制作了6个缩尺比例为1/2的墙体试件，进行了低周往复加载试验. 首先，通过对比、总结的方法，得出了试件的破坏形态并分析了其滞回性能；其次，采用切线刚度计算方法，对比分析了各试件刚度退化规律；然后，通过图解法确定屈服位移，并利用公式计算位移延性系数，从而分析判断各试件的延性性能；最后，采用等效粘滞阻尼系数的计算方法研究试件的耗能能力. 研究结果表明:在低周往复加载下，配筋合适的开洞复合墙体往往会发生剪压破坏，其破坏过程可分为弹性、弹塑性和破坏3个阶段；墙体试件的滞回曲线形状较为饱满，能表现出开洞的墙体会有良好抗震性能；中开洞墙体其骨架曲线下降段更为平缓，比偏开洞墙体的抗震性能更好；开洞位置越接近墙体的中间部位，墙体在弹塑性阶段刚度的有利贡献就越大，其变形能力也会越强；6个试件的延性系数均大于3，满足抗震规范要求，开洞位置越接近墙体中间的试件延性越好，其等效粘滞阻尼系数也越大，其耗能性能也越好；确定了墙体在不同性能目标时的变形容许值，为设计该类墙体提供理论基础.      

船用大型压气机质量流量分区域建模方法

针对查表法外推能力不可靠以及采用单一曲线拟合法时在压气机不同工作区域的预测与外推精度不一致的问题, 提出了一种船用大型压气机质量流量分区域建模方法; 通过定义区域划分函数, 将压气机整个工作区域划分为设计工况区、低转速区、高转速区与低压比区, 通过对比与分析经典的和近年提出的压气机质量流量数学模型的预测和外推精度, 为每个区域选择精度最高的数学模型; 为防止在动态仿真过程中当压气机运行点由其他区进入低压比区时可能出现的不连续间断点, 应用一种曲线融合方法来保证等转速线的平滑过渡; 为验证所提出的建模方法的正确性与有效性, 将其应用于一台船用大型低速二冲程柴油机仿真模型中开展稳态与瞬态仿真试验。研究结果表明: 相比查表法, 提出的建模方法可有效提升主机仿真模型增压器转速的稳态预测精度, 平均绝对百分误差由3.54%下降至0.61%, 在改变主机转速与负载这2种瞬态工况下, 压气机的运行点可平稳、连续地由设计工况区过渡至非设计工况区; 提出的建模方法既能准确预测压气机设计工况区内的已有样本数据点, 又能合理、稳健地外推至非设计工况区, 既可直接应用于涡轮增压发动机的动态仿真研究中, 也可用于离线生成压气机在全工况范围内的性能图谱, 进而应用于商业发动机性能仿真软件中。