水下潜器不同转艏方式下导管螺旋桨水动力特性

采用计算流体力学的方法计算了水下潜器主体在正弦和线性两种转艏方式下导管螺旋桨水动力性能,计算结果表明:当水下潜器主体从不同的方向摆动至同一位置时,导管螺旋桨进速、轴向速度和轴向诱导速度都不一样,逆时针方向转艏时大于顺时针方向;水下潜器按正弦转艏时,导管螺旋桨盘后轴向速度以及轴向诱导速度均大于按线性转艏的情况;潜器主体正弦摆动时,导管螺旋桨的推力大于线性摆动时,且均小于固定情况.     

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。     

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。     

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.     

大侧斜螺旋桨水动力性能预报

采用面元法预报大侧斜螺旋桨水动力性能,螺旋桨表面及尾涡面离攻衣四边形双曲面元、每个面元上布置等强度源汇和偶级子分布,对于大侧斜螺旋则言,桨叶采用常规的半多格划分方法在近叶梢处将导致大有弦比、大侧斜和扭曲面元上这容易使桨叶表面速度的计算结果不正确,甚至会导致迭代过程发散及计算失败,文中建立了一种“非常规网格”划分方法,能有效地解决大侧斜螺旋桨的计算和收敛问题,桨叶随这处理通过迭代实现非线性等压库塔条     

超小型水下机器人通过狭窄隧道的水动力性能

采用动网格与滑移网格结合技术,以计算流体力学方法对超小型水下机器人通过狭窄隧道进行探测作业时的水动力性能变化进行数值模拟.计算结果表明:超小型水下机器人通过隧道时,狭窄的隧道使水下机器人周围的流场空间受限,会对其导管螺旋桨产生的推力造成十分显著的影响.刚进入隧道时,导管螺旋桨产生的推力会产生一个剧烈的波动,由于在隧道中,空间狭小,使得螺旋桨前方的伴流显著减小,其推力数值会变小.     

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.     

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。     

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.     

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.     

基于滑移网格法桨——舵相互干扰流场分析

采用CFD方法,利用滑移网格法,以JDC4-55可调螺距螺旋桨与非对称舵为考核算例,模拟桨—舵相互干扰引起的三维非定常湍流,通过改变舵角来得到相应的流场,分析在同一进速系数下流场变化规律,从模拟的结果来看,该方法能较好地展示桨舵干扰的粘性流场。     

附体在不同布置下的潜艇尾流场数值模拟

文章以SUBOFF潜艇模型为研究对象,对附体相对主艇体处于不同位置下的尾流场进行了数值模拟计算。采用k-w湍流模型,求解RANS方程得到附体处于不同布置位置下的尾流场分布,计算结果以桨盘面不同半径处的轴向无量纲速度和不均匀度系数给出。通过对计算结果的比较,分析了附体的布置位置对潜艇尾流场的影响。     

Numerical hydro-acoustic prediction of marine propeller noise

A source-to-far-field computation procedure aiming at predicting the noise generated by the underwater propeller was presented. Detached eddy simulation (DES) was used to resolve the unsteady flow field, which was taken as input data as noise propagation. Far-field sound radiation was performed by means of Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) equation. The computation procedure was finally applied to a typical marine propeller, David Taylor Model Basin (DTMB) 4118. The sound pressure and directivity patterns of this propeller were discussed.     

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.     

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.     

加导叶喷水推进器水动力特性研究

用数值方法计算了加导叶喷水推进器的水动力特性.在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上建立不可压缩流体的积分方程,以SIMPLE为基本算法,结合速度修正方程和压力修正方程,求解喷水推进器的内部速度场和压力场,采用基于二方程雷诺数时均方程方法研究喷水推进的湍流模型.用数值方法建立喷水推进器的三维数学模型,用混合网格布置方法提高计算精度.分析了不同流量下加导叶喷水推进器的流量和扬程、功率和效率的关系.     

曲线纤维变刚度壁板的亚音速气弹稳定性研究

针对曲线纤维变刚度复合材料层合板在高速列车壁板结构轻量化设计中的广阔应用前景,研究了弹性、黏弹性变刚度复合壁板在亚音速流场中的气动弹性稳定性问题. 首先,基于Mindlin厚板理论和势流流动理论分别描述壁板结构变形和亚音速气动力,根据虚功原理和有限元法建立了曲线纤维变刚度复合材料弹性/黏弹性壁板的气动弹性稳定性分析模型,进而采用复模态理论求解复合材料变刚度壁板发散临界速度;在验证方法正确性和收敛性的基础上,研究了壁板关键参数等对复合变刚度壁板发散失稳特性的影响规律. 研究结果表明:与直线纤维壁板相比,通过调整曲线纤维路径可以实现壁板的发散临界速度50%左右的提升,有效增强壁板气动弹性稳定性.      

非均匀流场中桨叶剖面设计方法

给出了非均匀流场中螺旋桨桨叶剖面的设计方法，提出了保持剖面空泡特征不变的等效运转曲线的思想，并创建了等效运转曲线的确定方法．基于等效运转曲线设计的桨叶剖面能有效地控制空泡范围和空泡类型，得到期望的空泡性能．剖面采用母型剖面方法来设计，进而可确定桨叶弦向环量分布，然后由升力面理论设计三维桨叶的几何形状．通过实例螺旋桨的设计，说明本方法是合理和有效的．