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.     

导管对螺旋桨水动力性能的影响

以面元法为数值计算方法,采用双曲面元以消除面元间的缝隙.分别计算螺旋桨和导管,二者之间的影响通过迭代方法加以考虑.螺旋桨对导管的诱导速度在导管表面周向平均,导管对螺旋桨的诱导速度在螺旋桨盘面处周向平均,从而使导管周围和螺旋桨周围的非定常流动简化为定常流动.应用该方法编制了程序,计算了导管桨的水动力性能,进一步研究了导管的大小、形状、位置等因素对螺旋桨的水动力性能、表面压力分布、叶片环量分布等的影响.     

西江干线船用螺旋桨性能分析与对比研究

针对西江干线船舶螺旋桨匹配与效率的问题,利用Pro/E和CATIA分别建立了西江干线船舶螺旋桨和船体的几何模型,应用Fluent计算软件和Workbench平台,在考虑有船体干扰的情况下,对西江主流船型螺旋桨的水动力性能和结构性能进行了对比研究.通过对比分析3叶螺旋桨和4叶螺旋桨的水动力性能和结构性能,预报了2种螺旋桨在实际营运环境中的优劣.     

基于VBA的螺旋桨流固耦合数值模拟

针对近年来广受关注的船用螺旋桨水弹性问题,采用面元法（BEM）进行螺旋桨水动力分析,基于有限元（FEM）进行桨叶结构分析,在Excel VBA环境中借助于Shell函数分别调用BEM代码和FEM模块,实现了螺旋桨稳态性能的双向流固耦合数值模拟.算例对DTMB4119桨分别采用＂刚性＂铝青铜和＂弹性＂S玻璃纤维两种各向同性材料进行了求解,计算结果表明,弹性桨变形量远大于刚性桨,变形形态以轴向和周向的弯曲为主,体现为侧斜和纵倾的改变;桨叶螺距基本不发生变化,其水动力性能与＂刚性＂桨保持一致,两者的应力分布也基本相当.相关研究结论可为后续复合材料螺旋桨水弹性分析与设计工作提供前期基础.     

螺旋桨导边充气对其水动力性能和辐射噪声的影响研究

讨论了螺旋桨导边充气对其水动力性能和辐射噪声的影响,将气层作为桨叶的厚度,用面元法估算了不同充气量时螺旋桨水动力性能的变化;并以模型试验的方法研究了不同充气方式和充气量对螺旋桨水动力和辐射噪声的影响,最后得到了小气量导边充气既可降低噪声又以螺旋桨水动力性能影响较小的结论。     

螺旋桨水动力对轴系校中影响的研究

通过对轴系校中以及螺旋桨水动力的计算，探讨了螺旋桨水动力对轴系校中状态的影响，从而为提高轴系校中质量提供理论依据。     

变频器供电的船舶推进系统制动过程研究

变频器供电的船舶推进系统在其制动过程中,由于受螺旋桨工作特性的影响,推进电机会向变频调速装置馈能,进而易引起调速装置因过电压而烧毁.在分析了螺旋桨水动力特性和推进电机机械特性的基础上,研究了船舶制动过程中回馈能量的机理,计算了推进系统制动过程向调速装置回馈的能量,设计了消耗回馈能量的斩波制动电路,并对1MW,12相同步推进系统的制动过程进行了仿真和实验分析.理论分析结果得到了实验验证.     

三种CFD方法计算敞水导管螺旋桨推力特性结果观察

以Ka4-70螺旋桨配以19A导管为研究对象,采用重叠网格法、多参考系法和滑移网格法三种工程常用计算方法计算了在一定来流条件下得到的导管螺旋桨的推力特性,并对比分析了三种方法的优势和不足.计算结果表明:三种计算方法均可以对导管螺旋桨的敞水推力特性进行满足工程需要的可靠、有效的预报;在计算速度上,多参考系法最快,滑移网格法其次,重叠网格法最低;而在计算精度上,滑移网格法最高,重叠网格法其次,多参考系法最低.     

回转体尾部形状对导管螺旋桨的水动力性能影响分析

不同的水下航行器尾部线型的差异不仅会表现出自身不同的水动力性能,而且由于尾部线型的不同,也会引起尾部螺旋桨附近的流场发生变化,进而影响螺旋桨的推力性能.本文以尾部安装了导管螺旋桨的Myring型回转体水下航行器组合模型为分析对象,以计算流体力学为手段,通过调整回转体线形的控制参数尾部离去角来改变尾部外形,计算了不同航速下,4个不同尾部外形的回转体阻力与设置在回转体尾部的导管螺旋桨推力状态的变化,分析了尾部曲线形状对于导管螺旋桨推力性能的影响,并结合回转体自身的水动力性能变化,针对不同航速下的回转体尾部线型的选取提出了优选方案.     

CFD技术在螺旋桨敞水性能预报中的应用

阐述了螺旋桨粘性流场中敞水性能预报的步骤和方法.包括螺旋桨二维型值转为三维型值的计算方法、螺旋桨三维建模中的注意事项、计算域的选取、网格划分方法、边界条件设置方法等.以某定距桨为例,通过分块划分混合型网格,采用CFX软件预报了桨的敞水特性,计算值与试验值比较,能够取得较高的计算精度,基本满足工程使用的需要,从而验证了该方法的可行性和适用性.     

Shafting alignment based on hydrodynamics simulation under larger rudder corner conditions

With the rudder angles getting larger and larger, the moment and force on propeller shafts, which are caused by complex flowing field, become more and more. They influence the shafting alignment greatly. Stress analysis of propeller shafts has been done under increasing rudder corner conditions with complex hydrodynamics simulation for a great domestic liquified natural gas (LNG) vessel, which is with dual propulsion systems. The improved three-moment equation is adopted in the process of dual propulsive shafting alignment. The calculated results show that the propeller hydrodynamic characteristics, which affect dual propulsive shafting alignment greatly, must be considered under large rudder angle conditions. Shafting accidents of Korean LNG vessels are interpreted reasonably. At the same time, salutary lessons and references are afforded to the marine multi-propulsion shafting alignment in the future.     

用于模拟螺旋桨负载的双馈电机矢量控制研究

螺旋桨负载模拟是舰船电力推进系统中的重要研究内容.文中利用双馈电机四象限运行以及通过转子侧控制能降低变频器容量的特性,提出了双馈电机能量反馈系统模拟螺旋桨负载特性的方案.采用定子磁链定向的矢量控制策略,利用MATLAB/SIMULINK建立双馈电机模型和控制系统模型,实现不同工况下的稳态和动态特性模拟.仿真结果表明,转矩响应迅速、准确、稳定,采用矢量控制的双馈电机能量回馈系统具有良好的四象限负载特性模拟性能.     

Detecting stationarity and nonlinearity in propeller singing signal

The propeller singing is such a complex fluid-structure coupling phenomenon that needs to study intensively. In this paper, the stationarity of propeller singing signal is tested by the recurrence plot technique. According to surrogate data, the singing time series has nonlinearity character. And the nonlinearity of time series is not caused by the static nonlinear measurement function but the intrinsic character itself based on further research. The results provide an objective basis for analyzing the propeller singing signal with the nonlinear time series technique.     

潜艇螺旋桨直接辐射噪声的数值计算

采用计算流体力学与声学边界元方法相结合求解了潜艇尾部大侧斜螺旋桨的直接辐射噪声.与一般螺旋桨噪声计算不同的是,螺旋桨非定常计算时引入了潜艇尾部桨盘面的速度分布作为非均匀来流,能够提供更加真实的螺旋桨脉动压力源场.提取桨叶表面的声偶极源项后,采用边界元方法,求解FW-H方程,得到了螺旋桨空间测点的声压谱和总声级.桨盘面速度分布由全附体潜艇粘性流场数值计算得到,其可信性由艇体表面的压力系数与试验值的比较给予了验证.螺旋桨数值模型的可信性由敞水特性预报值与试验值的比较进行了验证.     

运行图驱动的城轨供电系统负荷过程动态仿真

针对城轨供电系统采用平铺运行图进行负荷过程仿真分析与实际负荷过程差别大，不能准确反应供电系统运营阶段的诸多问题，将运行图中各列车运行时分作为约束条件，建立列车定时节能运行的指标函数，以提高仿真模型准确性；基于固定阶梯级目标速度搜索算法优化列车操纵序列，还原多列车具有电气信息的运行轨迹；以实迹运行图为驱动，实现了供电系统正常运行与异常情形下的负荷过程仿真分析. 算例分析结果表明:基于实迹运行图的仿真结果与实测牵引变电所负荷过程曲线的Pearson相关系数在0.89以上，负荷过程特征值仿真与实测的最大误差不超过6.85%，较平铺运行图仿真结果准确度最高可提升12.91%.