船用螺旋桨理论研究的发展与方向

结合近代船用螺旋桨理论研究经历的三个发展阶段,系统地分析各个阶段螺旋桨理论研究的方法,分别介绍动量理论、叶元体理论、升力线理论、升力面理论、边界元法、粘性流体动力学法等。探讨螺旋桨理论与流体力学之间的关系,重点介绍粘性流体动力学法中计算流体动力学在螺旋桨理论研究中的应用,探讨船用螺旋桨理论今后的研究方向。分析结果表明：船用螺旋桨理论研究的方法和手段都与流体力学学科的发展关系紧密,计算流体动力学和流体力学试验手段的进步将促进螺旋桨理论研究的发展。     

桨后舵附推力鳍理论计算

螺旋桨与舵附推力鳍,分别采用升力面法和基于速度势的面元法计算,两者之间的相互干扰采用迭代计算。在计算面元的影响系数时,应用了Morino导出的解析计算公式,以加快数值的计算速度。分析了不同螺旋桨尾涡模型对舵附推力鳍水动力性能的影响,并提出一种新的螺旋桨尾涡模型。计算了加装舵附推力鳍之后螺旋桨尾流场周向诱导速度沿径向的分布。对影响推力鳍助推效率的几个主要参数进行了变尺度研究。     

螺旋桨建模方法及敞水性能研究

螺旋桨的桨叶是一种典型的复杂自由曲面.论文探讨了螺旋桨建模的两种方法,分别是坐标转换法和缠绕法.坐标转换法通过坐标转换公式,求出螺旋桨曲面型值点的三维空间坐标.缠绕法利用二维桨叶切面图生成三维曲面.在此基础上,基于计算流体力学理论,对模型桨进行了水动力性能数值模拟.通过计算值与实验值的良好吻合,验证了两种建模方法的精确性,同时比较了不同方法的建模精度.     

湍流中螺旋桨激振力宽频谱及参数影响研究

针对螺旋桨在湍流中的非定常激振力问题,文章介绍并推导了相关性法,在相关性法的基础上,重新定义了湍流速度相关性公式,并考虑了螺旋桨抽吸作用导致的湍流涡拉伸变形的影响,引入了拉伸系数ax,ay和az,推导了新的螺旋桨激振力宽频公式。同时,使用了十桨叶螺旋桨模型,分别采用相关性法和改进后的相关性法对其进行了计算并与试验值进行对比,发现改进后的相关性法能较好地预报螺旋桨激振力宽频谱,特别是在叶频处能与试验值符合较好。最后,在此基础上,研究了螺旋桨转速n、湍流积分尺度Λ和螺旋桨桨叶数N等参数对螺旋桨激振力宽频谱的影响。     

螺旋桨切割直径法在高速艇中的应用

针对某高速艇在试航过程中出现的船舶主机负荷过重及转速达不到要求的问题,分析其原因,并对螺旋桨切割直径法的两种理论计算方法和一种经验公式估算法的应用进行探讨。切割直径计算方法以实测轴功率为计算依据,采用检查图谱确定切割量,同时采用经验公式确定切割量并进行比较。通过对切割螺旋桨后的实船试验结果与理论计算和经验公式估算的对比,得出对于高速艇螺旋桨切割量的计算,采用检查图谱理论计算的准确程度要比经验公式估算法高。     

螺旋桨随边切割的试验研究和理论计算

根据KMM型号螺旋桨随边切割的试验结果,分析切割量对螺旋桨敞水性能的影响,并以图谱形式给出KMM型号螺旋桨转速的相对改变量与切割量之间的关系。应用升力面方法理论计算螺旋桨切割前后的敞水性能,与试验值的比较表明计算值误差在可接受的范围内。     

串列螺旋桨的简化理论设计方法

本文提出了一个串列螺旋桨的简化理论计算方法。利用升力线理论并分析诱导速度在自由涡片间的变化规律,算出前、后浆的干扰作用,求得它们各自作为敞水普通螺旋桨的相当无穷远来流速度(对后桨,考虑了前桨尾流收缩的影响),再利用普通螺旋桨的敞水性征曲线来计算串列螺旋桨的水动力性能。普通螺旋桨的敞水性征曲线可以根据环流理论计算,也可以从敞水试验获得。 本文给出了计算串列螺旋桨正问题和反问题的电子计算机程序流程框图及算例,结果证明理论和试验比较一致。     

螺旋桨非空泡噪声数值计算方法研究

通过合理的区域划分,分别建立螺旋桨流场计算域与声学计算域,通过大涡模拟求解螺旋桨流场压力信息。利用Light-Hill声类比理论对流场压力进行变换,得到螺旋桨旋转域的面声源与体声源,由此计算整个研究域的噪声分布情况,并对螺旋桨非空泡噪声的指向性进行分析。利用试验值对计算精度进行验证,计算值与试验值对比结果表明,计算方法对螺旋桨非空泡噪声具有较高的预报精度。     

螺旋桨非空泡噪声数值计算方法研究

通过合理的区域划分,分别建立螺旋桨流场计算域与声学计算域,通过大涡模拟求解螺旋桨流场压力信息。利用Light-Hill声类比理论对流场压力进行变换,得到螺旋桨旋转域的面声源与体声源,由此计算整个研究域的噪声分布情况,并对螺旋桨非空泡噪声的指向性进行分析。利用试验值对计算精度进行验证,计算值与试验值对比结果表明,计算方法对螺旋桨非空泡噪声具有较高的预报精度。     

基于欧拉方程的实效伴流计算

采用有限体积法计算螺旋桨与船尾的干扰流场,船尾流场采用欧拉方程进行求解,通过与螺旋桨性能计算程序相互迭代确定其实效伴流场。对桨盘处轴向伴流的计算表明,计算结果是合理的。     

港口建设项目经济评价风险分析

介绍了船舶在航更换压载术的各种方法,包括排空法、溢流法和稀释法,将各种方法从对船舶和船员的安生所造成的影响方面进行了比较,并对如何更好地实施压载水的管理,提出一些建议。     

巴拿马Amador邮轮码头深厚软黏土地基沉降预测方法对比

巴拿马Amador邮轮码头项目场地存在深厚软黏土地层。为了评估地基剩余沉降，基于恒载期间观测数据，采用双曲线法、三点法、Asaoka法预测沉降。针对三点法中3个等间距沉降点难以确定的问题，以最小曲率半径入手，合理定义了3个沉降点。选取5个典型的时间-沉降曲线，对观测点的地基沉降开展了对比分析。得出如下结论：1）双曲线法预测的沉降通常会偏大，随着沉降观测时间的增加，沉降预测的准确度会随之提高。2）Asaoka法预测沉降值与稳定值相近，但小于最终稳定值，显然会使地基沉降偏不安全。3）三点法沉降预测结果大于Asaoka法且低于双曲线法，更接近于稳定值。4）3种沉降预测方法均具有简单、实用的特点，预测的剩余沉降均小于150 mm，满足项目沉降设计要求。     

舰艇航向标校基线方位角的精确测量方法研究

导航装备的航向参数直接关系到舰艇航行的安全和舰载作战武器系统的精确打击能力,标校该参数首先要建立高精度的测量基线。文章研究了利用天文测量技术实现舰艇航向标校基线方位角精确测量的方法,包括时角法、高度法、解析法、任意单星法等,每一种方法均满足舰艇航向标校基线方位角测量的精度要求,综合应用这些方法,可以在任意纬度、有无天文年历情况下实现标校基线方位角的高精度测量。     

Numerical simulation of three-dimensional breaking waves

Three-dimensional (3D) wave breaking around bodies of complex geometry has been numerically investigated by use of two types of Navier-Stokes solvers, namely the finite-difference and the finite-volume methods employing rectangular and curvilinear coordinate systems, respectively. Both methods employ the density-function technique to capture the free surface location and can cope with complicated free surface configurations such as breaking waves. The accuracy of the density-function method is examined through the comparison with experimental results, and it is confirmed to be satisfactory when the grid spacing and the time increment are sufficiently small. New computational methods are applied to several problems including 3D breaking waves around ships and wave diffraction around offshore structures. The computed results show good agreement with experimental results indicating that wave breaking phenomena are successfully simulated. The qualitative accuracy, however, could be improved by including the dissipating effect of breaking waves.     

雷诺护垫水下施工技术

雷诺护垫作为一种新型的防冲刷结构,在运用于航道护岸、护底及坝体护面等工程中时,常涉及到水下施工问题。对雷诺护垫水下施工方法进行总结,并以长江中游周天河段航道整治控导工程为例,对雷诺护垫拖排法水下施工的可行性及效果进行探讨,供工程设计及施工人员参考。     

沉管隧道管节沉放施工技术

以国内外已建沉管隧道相关施工技术为依托,对常用管节沉放方法进行对比分析。阐述常用管节沉放方法如浮吊法、浮箱沉吊法、升降平台法和抬吊法的施工流程及技术措施,并对4种管节沉放方法的优缺点进行综合比较,给出每种管节沉放方法的适用范围,为沉管隧道管节沉放方法的选择、工艺优化以及新技术研究提供参考依据。     

沉管隧道管节沉放施工技术*

以国内外已建沉管隧道相关施工技术为依托,对常用管节沉放方法进行对比分析.阐述常用管节沉放方法如浮吊法、浮箱沉吊法、升降平台法和抬吊法的施工流程及技术措施,并对4种管节沉放方法的优缺点进行综合比较,给出每种管节沉放方法的适用范围,为沉管隧道管节沉放方法的选择、工艺优化以及新技术研究提供参考依据.     

美国标准码头岸坡抗震设计方法

由于我国与国外同类港口工程岸坡抗震设计规范相比,在设计理念和设计方法等方面存在较大差异,这使设计人员难以适应海外项目的抗震设计要求,在很大程度上制约了海外项目的顺利实施。收集并归纳了美国标准中码头岸坡抗震设计的流程和具体操作方法,重点介绍了土体液化判别、拟静力法边坡稳定分析、土体液化残余强度和Newmark滑块位移法,并提供了一个按照美国抗震标准进行码头岸坡抗震设计的案例,为今后国外类似工程抗震设计提供参考。     

Research developments in numerical methods of fluid-structure interactions in naval architecture and ocean engineering北大核心CSCD

流固耦合问题较为复杂,通常难以通过理论推导求得,而数值模拟则能提供一种有效的解决方案,并被广泛用于船舶与海洋工程领域。流固耦合数值方法根据其网格离散方式,可以分为贴体网格方法、非贴体网格方法、重叠网格方法和粒子类方法 4类,对这4类方法的特点及研究进展进行概述并总结得出:贴体网格方法和重叠网格方法均能精确捕捉界面的变形和演化,适合高雷诺数流动问题,在考虑结构变形时一般采用贴体网格方法,而考虑复杂几何形状的刚体运动时则常采用重叠网格方法;非贴体网格方法能够避免网格的更新操作,使计算较为简单,目前多用于模拟流动控制、水下柔性仿生航行器的研发以及多体运动干扰等问题;粒子类方法因其固有的拉格朗日属性,在模拟涉及自由液面剧烈变形、砰击、爆炸等强非线性流固耦合问题中发挥着重要作用。不同的流固耦合问题属性决定了不同方法的适用性,如何选取适合的数值方法,同时结合各类方法的优势开发新的计算方法以应对更为复杂的问题,是流固耦合算法开发的重要发展方向。     

功率流有限元法结果分析辐射噪声

使用"功率流有限元法"(PFFEM)分析结果发展声辐射预测程序."功率流有限元法"是一种预测任意形状结构中高频振动能量密度和强度的新方法,而边界元法可用于声辐射预测.两者结合可以进一步计算远场辐射声压.用此程序,对水下复杂结构-点力激励下潜艇的振动和声辐射特性进行了预测,获得了良好效果.