风浪中螺旋桨推力损失计算

舰船在风浪中摇荡时,螺旋桨推力将发生明显变化.该文提出了一种在非规则波中舰船螺旋桨推力损失的计算方法仿真表明,该方法可用于舰船失速、螺旋桨水动力性能等的分析和计算.     

风浪中螺旋桨推力损失计算

舰船在风浪中摇荡时,螺旋桨推力将发生明显变化.此文提出了一种在非规则波中舰船螺旋桨推力损失的计算方法.仿真表明,该方法可用于舰船失速、螺旋桨水动力性能等的分析和计算.     

舰船航态监测及预报系统研究

基于随机理论基础的研究方法 ,应用矩函数法求解随机风浪中舰船的非线性横摇响应 ,提出了风浪中舰船安全航行的动稳性简化指标 ,研究建立将理论研究成果与测量技术、数据处理、计算机应用相结合的舰船浮态、稳性监测系统数学模型 ,给出舰船航态监测及预报系统设计方案     

舰船大风浪中纵向强度标准应用

由于海军舰艇部队使命任务的复杂性和多样性,舰船遭遇大风浪的频率也大大增加。因此,计算舰船在风浪中的纵向总强度从而估计航行舰船强度风险非常重要。本文探讨舰船在风浪中的总纵向强度和疲劳强度的累计损伤度方法模型,提出衡量舰船大风浪中纵向总强度的衡量标准。     

舰船大风浪中航行最大允许航速计算模式研究

舰艇在大风浪中航行,当航向已定时如何确定最大允许航速是航海界关注的课题。本文采用CFD(计算流体力学)方法和耐波性理论相结合的新模式,分别研究了浪增阻、风增阻及螺旋桨推力损失的计算方法,给出了比较精确的舰艇大风浪航行时的船体负载。在此基础上,运用船—机—桨理论,解决了最大允许航速(轮转速)的求解问题。     

水下爆炸载荷和随机风浪联合作用下破损舰船的运动及其倾覆概率计算

针对当前在水下爆炸载荷和随机风浪联合作用下,破损舰船运动及其倾覆概率的计算结果误差较大的问题,对其进行研究。分析爆炸冲击波传播速度对战斗状态舰船的影响,推导出战斗状态下舰船横摇幅度加剧程度,得到水下爆炸载荷的倾侧力矩,并研究稳定航行中舰船的航速与绝对风速之间的关系,通过理论力学建立破损舰船的横摇运动方程,得出随机风浪对航行中舰船的扰动力矩,基于现有的倾覆准则,计算出水下爆炸载荷和随机风浪联合作用下破损舰船的倾覆概率。通过实验,对该方法与传统方法的计算结果误差值进行对比。与传统计算方法相比,该方法所得到的结果误差明显减小。     

基于动稳性衡准的舰船稳性预报研究

应用随机稳性理论,研究建立舰船稳性监测的数学模型.通过实时数值分析和自适应识别技术处理舰船横摇运动的水动力系数,提出舰船动稳性衡准指标,进行舰船在风浪中稳性的实时计算及预报研究.通过算例,说明应用随机风浪中航行舰船的动稳性预报方法,可以估算舰船的稳性储备和安全性能.     

基于动稳性衡准的舰船稳性预报研究

应用随机稳性理论，研究建立舰船稳性监测的数学模型。通过实时数值分析和自适应识别技术处理舰船横摇运动的水动力系数，提出舰船动稳性衡准指标，进行舰船在风浪中稳性的实时计算及预报研究。通过算例，说明应用随机风浪中航行舰船的动稳性预报方法，可以估算舰船的稳性储备和安全性能。     

舰船大风浪航行转向风险评估

目前大风浪转向问题一直是困扰航海界的难题。航海实践中,舰船指挥员多根据自身航海经验进行转向操作,风险较大。本文计算舰船转向过程中遭遇横浪时的倾覆力矩以及风倾力矩,在计算中考虑突风因素的影响,最终借助稳性衡准数对转向中的倾覆风险进行定量评估,以便舰船指挥员在选择大风浪转向方案时,能够做出更为合理的决策,从而提高大风浪中舰船航行的安全性。     

风浪中舰船稳性计算

提出了考虑突风度影响的舰船风倾力矩模型,以及基于舰船静、动稳性曲线,考虑了力臂修正量的舰船风浪中横浪及随浪稳性计算模型,并通过计算和动态仿真,验证了算法的有效性,可用于风浪中舰船稳性的安全评估。     

波浪中螺旋桨非定常水动力性能研究（英文）

The speed of a ship sailing in waves always slows down due to the decrease in efficiency of the propeller. So it is necessary and essential to analyze the unsteady hydrodynamic performance of propeller in waves. This paper is based on the numerical simulation and experimental research of hydrodynamics performance when the propeller is under wave conditions. Open-water propeller performance in calm water is calculated by commercial codes and the results are compared to experimental values to evaluate the accuracy of the numerical simulation method. The first-order Volume of Fluid(VOF) wave method in STAR CCM+ is utilized to simulate the three-dimensional numerical wave. According to the above prerequisite, the numerical calculation of hydrodynamic performance of the propeller under wave conditions is conducted, and the results reveal that both thrust and torque of the propeller under wave conditions reveal intense unsteady behavior. With the periodic variation of waves, ventilation, and even an effluent phenomenon appears on the propeller. Calculation results indicate, when ventilation or effluent appears, the numerical calculation model can capture the dynamic characteristics of the propeller accurately, thus providing a significant theory foundation forfurther studying the hydrodynamic performance of a propeller in waves.     

船艇波浪中自航试验研究

对一艘船艇作了波浪中自航试验研究，得到了规则波中自航因子变化曲线，用直接功率法作了失速预报，并用谱分析法预报了该艇的纵摇、升沉及螺旋桨出水概率。本文的重要结论：船艇在波浪中的自航因子在简化处理时，可以认为相当于静水中的自航因子。     

运输船舶在波浪中失速的近似估算

如何准确、快速、简便地估算船舶在波浪中的失速，已成为船舶研究、设计人员及航运界有关人员共同关心的一个重要课题。文中给出了近似估算运输船舶在波浪中失速的2个方法。对处于初步设计阶段且尚未做过静水快速性能模型试验的运输船舶，可直接应用第2个方法。该方法提出的近似估算公式应用方便，也不用编程便可直接人工计算，且与模型试验结果相当吻合。     

考虑水弹性影响的螺旋桨设计方法研究

船用螺旋桨工作在低速重负荷工况、或采用大侧斜几何型式或采用复合材料时,其流固耦合现象较为突出,螺旋桨设计中若无法准确考虑其间的水弹性影响,将会造成船机桨失配及实船推进性能的错误预报。文章基于螺旋桨环流理论设计方法、螺旋桨流固耦合算法以及逐步逼近法,形成了一套可考虑水弹性影响的螺旋桨设计方法,重点讨论了流固耦合中水动力载荷更新方式、逐步逼近法中预变形松弛因子的选择对设计结果的影响。通过大侧斜螺旋桨及复合材料螺旋桨设计实例,进一步阐述了在螺旋桨设计中考虑水弹性的必要性,也验证了所开发设计平台的有效性。该设计平台为后续复合材料螺旋桨的优化设计提供了基础。     

Estimation and prediction of effective inflow velocity to propeller in waves

A free running test using a container ship model clarified properties of effective inflow velocity to propellers in waves. The analysis assumes that thrust and torque vary keeping their relation to the effective inflow velocity as represented by open-water characteristics of a propeller in a steady calm water condition. Measurement in regular waves confirmed the variation of average values of the effective wake coefficient and ship speed depending on wavelength and wave encounter angle. Comparison with the longitudinal flow velocity measured at the sides of the propeller using an onboard vane-wheel current meters confirmed that one can estimate the effective inflow velocity based on thrust or torque data. Theoretical estimates in regular waves based on a strip method are provided and compared with the experimental data. A prediction model of the future inflow velocity is proposed to cope with a time delay of a propeller pitch controller for higher propeller efficiency in waves.     

螺旋桨噪声的无量纲化研究

实船和船模的螺旋桨噪声存在一定的相似性,通过无量纲分析船模螺旋桨噪声可以预报实船的螺旋桨噪声。本文利用无量纲分析方法,得到影响螺旋桨噪声的一些因素,如雷诺数、桨直径、桨转速、频率、空泡数等。在此基础上对这些因素进行分析,并提出修正方法。     

基于流固耦合的舵桨水动力性能研究和强度校核

文章创新地提出了将流固耦合计算方法应用于对舵桨的水动力性能和强度校核的联立求解中。应用此方法,对舵桨在不同航速下的水动力性能进行了研究,比较了不同航速下舵桨产生的推力和扭矩,总结出桨叶推力、扭矩、敞水效率随进速变化的规律;同时又以流体计算的结果作为强度计算的载荷条件,对舵桨强度进行校核,从而保证了舵桨满足强度需求。流固耦合计算方法的使用为舵桨性能研究提供了一套全新的方法。     

泵喷推进器抗空化性能分析

为改善泵喷推进器抗空化性能以提高舰艇推进器空化初始航速,在验证所用方法可信性的基础上,运用三维反问题设计方法及计算流体力学方法对某排水型船进行泵喷推进器大样本优化设计。结果表明:泵喷推进器低压区的存在形式有3种,即大面积存在、局部存在、在叶片导边和导管进口外壁面呈线状分布;从尺寸选型、叶片负载分布、毂径比、入流角4个方面进行优化设计后,泵喷推进器抗空化性能明显提高。所总结的优化设计方法同样适用于泵喷推进器及导管桨等类似结构推进器的抗空化性能改善。     

内河电力推进船功能区振动响应分析

船舶总是会因其动力源、推进器、波浪以及其他外部激励的作用而产生振动,甚至有害振动。文章通过有限元方法对某电力推进内河船不同功能区结构进行螺旋桨和主机激励作用下的振动响应计算,对比螺旋桨和主机激励作用下不同功能区的振动响应,并判断振动产生的速度及加速度幅值是否符合CCS相关规定的要求。结果表明,在螺旋桨激励作用下,不同功能区振动响应远大于主机激励作用下的振动响应,电力推进装置所产生激振力对电力推进船舶的振动几乎没有影响。由此,对电力推进系统助推的船舶振动计算分析及该类船的设计提供一定的参考。     

桨后自由叶轮理论设计方法研究

为对桨后自由叶轮进行综合设计研究,在前桨给定的前提下,采用螺旋桨的旋涡理论对桨后自由叶轮进行设计。前桨和自由叶轮之间的相互影响通过诱导速度来考虑,诱导速度通过以速度势为基础、采用源汇混合分布以及双曲面元的低阶面元法求得并进行周向平均,将非定常问题转化为定常问题。在实际设计过程中,通过面元法对前桨尾流场进行分析来求其收缩率,从而确定自由叶轮涡轮段直径,并用面元法分别对前桨和自由叶轮进行水动力性能预报,循环迭代直至桨后自由叶轮系统水动力性能收敛。实例设计分析表明:在较低进速条件下,设计的自由叶轮可获得较高的效益,效率最高可提升14.42%。