船用螺旋桨负载动态实验仿真装置研究

介绍了动态仿真船用螺旋桨负载的总全方案并给出了一种仿装置。该装置能仿螺旋桨在各种工况下的静、动态特性,为推进电机提供逼真的轴负载。装置的主体为转矩随动系统,其反馈转矩的测量采用了转矩传感器。文章针对某深潜救生艇的螺旋桨负载进行了仿真研究,仿真结果与实际响应接近。     

船用螺旋桨负载动态实验仿真装置研究

介绍了动态仿真船用螺旋桨负载的总体方案并给出了一种仿真装置。该装置能仿真螺旋桨在各种工况下的静、动态特性，为推进电机提供逼真的轴负载。装置的主体为转矩随动系统，其反馈转矩的测量采用了转矩传感器，文章以某深潜救生艇的螺旋桨负载为研究对象，建立了系统的数学模型，设计了转矩随动系统，利用设计的装置进行了综合仿真，仿真结果与负载实际响应接近。     

大型船可调桨推进装置机动工况分析不容忽视

论述主柴油机螺旋桨(FPP、CPP)推进特性的同时,结合螺旋桨推力系数(KP)、扭矩系数(Km)、随螺旋桨进程比,(λp)的变化情况,指出λp在大于某一定值后,螺旋桨将出现负推力和负转矩,这称为螺旋桨的水涡轮工况。此现象多发生在船舶机动作业的紧急换向工况中,对于CPP船若控制不慎,可能引发主机飞车或使船舶实际换向时间太长,两者都将延误船舶紧急避碰时机。现推荐一种"能耗法"的控制方法,可以有效地缩短船舶紧急换向实际时间,避免海难事故,保障航行安全。     

航行工况推进特性与进程化探讨

从定义上分析了以“Ｐｐ＝Ｃｎ＾３ｐ”表征船舶航行工况所存在的问题，文章认为，以螺旋桨推进特性表征海洋运输商船的航行工况时，应明确定义其中反映各航行工况变化的标志性变量－螺旋桨转矩系数，同时指出了在大风浪中航行桨叶偶尔露出水面这一特殊工况时，其中标志性变量应螺旋桨直径参数。     

无轴轮缘推进器中可拆卸螺旋桨的性能分析

应用FLUENT数值模拟软件对无轴轮缘推进器螺旋桨进行水动力分析,根据实际运行工况需求确定数值模拟的基本方程、湍流模型、初始条件、边界条件、流体域以及网格划分等参数,建立相关数值模拟模型,计算出不同桨叶数目的螺旋桨在一定进速条件下的桨叶压力分布状况及螺旋桨推力与扭矩,并与常用经验公式计算结果进行比较,验证了无轴轮缘推进器螺旋桨有限体积元模型的正确性。研究结果可为该类型螺旋桨的优化设计提供理论支持。     

海洋商船航行工况的变量参数探讨

此文从定义上分析了以“Pp=Cnp^3”表征船舶航行工况所存在的问题。文章认为以螺旋桨推进特征表征海洋运输商船的航行工况时，应该明确定义其中反映各航行工况变化的标志性变量——螺旋桨转矩系数。同时指出了在大风浪中航行，桨叶偶尔露出水面特殊工况时，其标志性变量应是：螺旋桨直径参数。     

基于多工况船舶的简易导管螺旋桨程序设计

介绍了使用VB语言编制的JD75及JD7704 Ka系列简易导管螺旋桨设计的程序.该程序根据多工况船舶螺旋桨选择设计工况的特点,提供了两种设计模式供用户选择,以此达到选择较佳设计工况的目的;引用AutoCAD对象库提供的方法帮助完成设计过程中的一些计算.     

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。     

导管螺旋桨的推力、进速与诱导速度沿盘面的分布特征

运用计算流体力学方法对在不同工况中导管螺旋螺旋桨的推力、转矩以及螺旋桨周围的流场特性进行观察,对导管螺旋桨盘面处的进速、诱导速度的沿盘面的分布以及螺旋桨所发出的推力与周围速度场之间的关系进行分析。计算结果表明,由于导管出口处激发出的下游尾涡作用,螺旋桨推力、转矩、盘面的进速以及诱导速度分量的时域过程表现出了一种多次峰谷值振荡变化的动力学特征;轴向进速是影响螺旋桨推力、转矩变化的主要因素。     

断叶螺旋桨水动力特性分析及诊断应用

本文采用滑移网格技术,使用基于求解RANS方程的CFD数值模拟技术,模拟螺旋桨在不同进速下的推力系数、转矩系数,以及螺旋桨表面压力分布。获取均匀流场中螺旋桨在不同故障工况下侧向力和监测点的脉动压力波形图,并对脉动压力波形图进行快速傅里叶(FFT)变换,获得脉动压力频谱图,分析螺旋桨在正常工作状态和桨叶折断故障状态的频谱图和时域图,提取时域波形、特征频率、伴随频率和侧向力系数等特征参量,实现对螺旋桨桨叶折断的故障监测与诊断。     

船用螺旋桨鸣音的研究

本文根据某船螺旋桨的噪声测量和激振试验结果,描述了螺旋桨鸣音的特点和产生鸣音的机理。 为了预报实桨的鸣音,按照作者提出的模拟条件,在空泡水筒中进行了模型试验。 文中还提出了几种消除鸣音的方法。经实船试验,证明这些方法是有效的。     

船用螺旋桨噪声研究进展

船用螺旋桨位于船舶最末端,既是驱使船舶前进的一个重要部件,又是船舶航行中引起噪声问题的一个主要因素。文章概述了螺旋桨空泡噪声、螺旋桨无空泡噪声和螺旋桨鸣音产生的原理,详细介绍目前国内外对这3种螺旋桨噪声的研究现状,分析并归纳研究螺旋桨噪声采用的方法,指出未来研究船用螺旋桨噪声的方向。     

Ship underwater noise assessment by the acoustic analogy. Part I: nonlinear analysis of a marine propeller in a uniform flow

The aim of this work is to analyze the hydroacoustic behavior of a marine propeller through the acoustic analogy and to test the versatility and effectiveness of this approach in dealing with the many (and relatively unexplored) issues concerning the underwater noise and its numerical prediction. In particular, a propeller in a noncavitating open water condition is examined here by coupling a Reynolds averaged Navier–Stokes hydrodynamic solver to a hydroacoustic code implementing different resolution forms of the Ffowcs Williams–Hawkings (FWH) equation. The numerical results suggest that unlike the analogous aeronautical problem, where the role played by the nonlinear quadrupole sources is known to be relevant just at high transonic or supersonic regime, the pressure field underwater seems to be significantly affected by the flow nonlinearities, while the contribution from the linear terms (the thickness and loading noise components) is dominant only in a spatially very limited region. Then, contrary to popular belief and regardless of the low blade rotational speed, a reliable hydroacoustic analysis of a marine propeller cannot put aside the contribution of the nonlinear noise sources represented by the turbulence and vorticity three-dimensional fields and requires the computation of the FWH quadrupole source terms.     

基于UG的系列船用螺旋桨三维建模和数控编程技术研究

螺旋桨是一类复杂的自由曲面零件,根据螺旋桨的主要设计数据和叶切面的投影原理,以VC++和UG的二次开发工具UG/Open Grip为工具开发了船用螺旋桨的参数化建模系统。在此基础上,针对螺旋桨数控编程工作目前存在的问题,将知识工程技术引入螺旋桨的数控编程中,构建了螺旋桨的广义知识库和加工知识模板。运用知识推理进行螺旋桨的加工工艺决策;并且在UG的平台上,通过二次开发技术完成了船用螺旋桨的自动数控编程系统的开发,实现了船用螺旋桨CAD/CAM系统的集成化、自动化和智能化。     

海洋异物接近对导管螺旋桨服役性能影响研究

螺旋桨是目前船舶及海洋装备重要推进装置,其工作可靠性及服役性能对我国海洋战略的实施具有非常重要的意义。复杂海洋环境下螺旋桨服役性能除受到风、浪、流等环境因素影响外,还受到周围其他海洋异物的影响,进而引起螺旋桨载荷特性发生突变。本文基于计算流体力学基础理论,建立导管螺旋桨水动力学数值仿真模型。将海洋异物接近过程简化为准定常过程,分析不同接近距离对导管桨水动力性能的影响。基于流固耦合理论,将水动力学载荷施加在桨叶表面,获得不同接近距离时桨叶应力、应变的变化特性。研究结果表明：海洋异物的接近会对导管桨水动力学特性产生较大的影响作用。当异物接近距离为0.01 m时,导管桨推力将增加11.74%,扭矩增加12.73%,桨叶最大应力值增加32.06%,最大形变量增加30.28%。本文研究工作对导管桨服役性能评估及疲劳寿命预测具有非常重要的参考意义。     

Fatigue predictions for flexible marine propellers using FSI analysis considering Euler force in the rotating frame

Analysis of flexible marine propellers in terms of their structural response and stress is the key to accurate fatigue prediction. At present, finite element method (FEM) analyses of flexible propellers have been performed as a part of the fluid–structure interaction (FSI) analysis using a numerical method for the flexible structures, which is identical to that used for their rigid counterparts. In this study, the Euler force in a rotating frame is employed as an additional external force on the blades of the marine propeller during the FSI analysis. The Euler force is an inertial force component in the rotating frame due to angular acceleration. Acceleration of the rotating frame arises from large deformations of the propeller due to its flexible characteristics. The angular acceleration of the propeller is obtained for each time step, and the resulting Euler force is accounted for as a body force. The FSI analysis results are compared to experimental results in terms of the structural response, stress, and fatigue. It is clear that the Euler force has a major effect on the fatigue characteristics of the propeller because it amplifies the main response components. In conclusion, incorporating the Euler force in FSI analyses of flexible marine propellers is necessary for adequate prediction of the propeller fatigue.     

舰船液力偶合器稳态、动态性能研究

分析了舰船液力偶合器试验数据作为准稳态数学模型的基本数据源时的局限性，指出了人工神经网络方法解决该问题的具体思路。在给出了液力偶合器人工神经网络数学模型的具体表现形态后，文章着重介绍了液力偶合器对舰船推进系统动态特性的影响，它们是：①不同充液规律和充液率对液力偶合器接合过程动态特性的影响；②不同螺旋桨负载对液力偶合器接合过程动态特性的影响；③舰船正常加速过硅发动机下同加载速度对液力偶合器动态特性的影响。最后，文章介绍了正常航行(四机双桨)稳态工况时各柴油机转速下液力偶合器滑差的变化及其物理意义。     

船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究

基于螺旋桨水动力性能的升力面理论预报程序,利用iSIGHT软件进行指定负荷分布形式下桨叶螺距及拱度的优化设计研究,并对设计结果进行粘流CFD计算验证。以某集装箱船螺旋桨为母型桨,保持其原有的径向负荷分布形式,指定不同的弦向负荷分布形式,采用上述方法进行螺距及拱度的优化设计(桨叶其它参数与母型桨相同)。CFD计算表明,通过指定适当的负荷弦向分布,可以在保证效率的同时使桨叶表面压力分布更加均匀,从而推迟桨叶空化。     

螺旋桨设计参数对桨叶片空泡性能的影响分析

文章基于扰动速度势面元法建立了在均流条件下螺旋桨桨叶片空泡数值预报方法,空泡模型采用压力恢复闭合模型。通过对5600TEU集装箱船螺旋桨空泡的数值预报,以及与试验结果的比较,验证了该方法的可行性。该方法能够较为快速准确地预报螺旋桨桨叶片空泡,可用于分析参数对螺旋桨空泡性能的影响,为抑制螺旋桨空化设计提供基础。在此基础上重点分析了桨叶侧斜、纵倾以及桨叶剖面型式对螺旋桨空泡性能的影响,计算表明加大侧斜能够减少空泡面积,空泡向外半径偏移;桨叶剖面的设计对空泡性能影响较大,优化设计桨叶剖面可以有效减少空泡面积,提高螺旋桨抗空化能力;纵倾向压力面弯曲的分布形式可以改善梢部的压力分布,减少叶梢附近空泡长度,从而可望减少由空泡引起的脉动压力。