基于CFD技术的节能舵球节能效果数值预报

基于CFD技术,分别预报了单个螺旋桨、桨舵组合的水动力性能,并将计算结果与试验值比较,结果显示预报结果与试验值吻合良好.在此基础上,对螺旋桨-舵-舵球组合进行了计算,并比较了舵球设计参数对节能效果的影响.计算结果表明,舵球可以有效地提高螺旋桨的效率,在舵球直径与螺旋桨直径之比为0.292时,其节能效果最好,达7.66％.     

船舶推进节能技术研究与进展

随着船舶燃油价格的上涨,船舶节能技术得到了广泛的关注,本文旨在介绍国内外船舶推进与节能方面的研究与进展。其中包括优秀船型的研究、开发附加流体水动力节能装置、新型高效推进器以及一些特殊船舶节能技术的研究。重点介绍了非对称尾船型、双尾鳍船型、可调距螺旋桨、对转螺旋桨、桨后自由旋转助推叶轮、舵附推力鳍以及一些特殊船舶推进节能装置的研究与应用等。     

基于差速器原理的三体船动力传动装置研究

将舰船安装在船艉的螺旋桨安装到三体船主船体的两舷,此间水流场流速较快,基本没有涡流和紊流,可有效降低螺旋桨运行时的振动与噪声,并节约动力装置运行的能耗。同时,由于不再使用普通船舵,并采用这种对称式双螺旋桨动力装置,从而大大提高了舰船的续航力和生存力。结果表明,此设计在舰船节能减排、降低能耗、提高续航力和增加安全性等方面有显著效果。因此,基于汽车差速器原理来控制舰船的对称式双螺旋桨,可实现舰船的转弯变向。将该设计应用于三体船上,能有效提高三体船的灵活性和快速性。     

基于CFD技术的整流鳍节能效果数值预报

针对节能装置节能效果的预报仍然依赖模型试验,数值预报方法对节能效果的预报存在较多困难的问题,提出了一种基于CFD技术的整流鳍节能效果的数值预报方法。首先,研究了整体求解船-桨-舵相互干扰的水动力性能数值计算方法,计算结果与试验值的比较显示,该数值计算方法具有较好的计算精度。然后,采用上述方法预报了船-桨-舵-整流鳍相互干扰的水动力性能,通过比较有整流鳍和无整流鳍两种情况下,螺旋桨吸收单位转矩所发出的推力,分析了整流鳍的节能效果,得到了节能效果较优的整流鳍,其综合节能效果可达2.78%,从而为船舶节能装置的节能效果预报提供了一种适用的理论研究方法。     

桨舵间距对螺旋桨推进性能影响的研究

利用CFD数值工具对原型以及减少桨舵间距后的布置进行数值模拟,量化其节能效果,并通过模型试验进行验证。CFD和模型试验结果均表明,减少桨舵间距对于提高螺旋桨推进性能有明显效果。以某3万吨级散货船为例,模型试验结果显示,减少桨舵间距0.5m后,收到功率降低3.1%,航速提高0.13kn。目前市场上运行的三大主力船型中,有相当数量船舶的桨舵间距仍有一定调整空间,表明这项研究成果具有良好的市场应用前景。     

悬挂式扭曲舵设计及计算

以某支线集装箱船为研究对象，逐步论述、权衡并确定其舵的几何参数，根据该几何校算所需的舵杆直径和舵机功率，应用CAESES和STAR-CCM+软件分别进行舵的参数化建模和舵周流场的数值仿真，基于流场信息完成舵的扭曲设计，最终得到与该集装箱船相匹配的扭曲舵方案。数值试验结果表明，该设计扭曲舵在节能和抗空化性能上的表现较普通舵获得了可观的提升。     

2.5万载重吨多用途干货船船型优化及节能装置

介绍2.5万DWT肥大型多用途干散货船船型优化及节能装置的船模试验研究.其船体线型优化设计和球艏的优选,在上海船舶运输科学研究所拖曳水池进行.文中给出了船模阻力、自航和尾部伴流场测试的试验结果,分析了船型变化对快速性的影响,同时介绍了尾部加装节能装置前置导管及舵球的节能效果.该船型优秀,快速性指标先进,是经济高效船舶.实船正在建造中.     

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过 CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。     

A suggestion of gap flow control devices for the suppression of rudder cavitation

This paper presents the numerical analysis of rudder cavitation in propeller slipstream and the development of a new rudder system aimed for lift augmentation and cavitation suppression. The new rudder system is equipped with cam devices which effectively close the gap between the horn/pintle and movable wing parts. A computational fluid dynamics code that solves the Reynolds-averaged Navier–Stokes equations is used to analyze the flow field of various rudder systems in propeller slipstream. The body force momentum source terms that mimic flow field behind a rotating propeller are added in the momentum equations to represent the influence of the propeller and its slipstream. For detailed explication of the new rudder system’s lift augmentation and cavitation suppression mechanism, three-dimensional flow analysis is carried out. Simulations clearly display the mechanism of the lift augmentation and cavitation suppression. The computational results suggest that the Reynolds-averaged Navier–Stokes-based computational fluid dynamics reproduces the flow field around a rudder in propeller slipstream and that the present concept for a cavitation suppressing rudder system is highly feasible and warrant further study for inclusion of the interaction with hull and mechanical design for manufacturing and operations.     

反应舵在螺旋桨尾流中的水动力性能

本文对反应舵在螺旋桨尾流中的水动力性能及桨舵干扰进行了研究。舵的水动力及周围流场用面元法计算，螺旋桨性能用无限叶数的简易螺旋桨理论预估。桨舵干扰作用以迭代方法求得。采用面元法计算反应舵的性能，可以更精确地反映较复杂的反应舵表面形状对水动力性能的影响。通过计算得到的舵表面压力分布可看出反应舵节能的原因。本文还对反应舵的操纵性能进行了计算和研讨。     

35000吨肥大船浅水操纵性能改进

本文叙述浅吃水肥大船的操纵性改进试验研究，采取安装不同的稳定鳍，采用西林舵和鱼尾组合舵，增大舵面积等改进措施，通过自由自航模的常规试验和淌航试验，比较了每一单项改进措施对船舶浣操纵性指标及淌航操纵性指标的定量影响。     

X型尾舵潜艇操控与运动关系研究

在分析潜艇X型舵水动力特性的基础上,建立X型舵与十字型舵操纵力的等效关系,用于指导潜艇X型舵的初步设计;分析X型潜艇的操控与潜艇运动的关系,用于潜艇X型舵的自动控制装置设计,部分解决了X型舵自动控制装置相关理论问题。     

扭曲舵水动力数值计算和自航约束模试验测量研究

建立了桨后舵水动力的CFD数值计算方法,对两种舵的压力分布和舵力进行了比较,结果显示扭曲舵可以明显减小0°舵角时舵上的横向力和舵轴扭矩。在拖曳水池中进行了自航约束模舵力测量试验,对扭曲舵和普通舵的舵力进行了测量,试验结果也表明,在0°舵角时,扭曲舵上的受力状态得到明显改善。将舵力的数值计算结果与试验结果进行比较,两者有较好的一致性,说明建立的数值计算方法可以对桨后舵舵力进行较好的模拟计算。     

新型波浪潮流耦合发电轮机的研究

为解决海上偏远而分散的小功率用电设施的供电问题,探究潮流能与波浪能耦合发电的可行性,满足耦合发电轮机在耐久性、初级高效获能以及低成本和安全性等方面的要求,设计了一种新型波浪潮流耦合发电轮机。该发电轮机的主体结构由复合式导流罩、叶片轮机、固定式尾舵、发电机和浮子五部分组成,本文详细阐述了该发电轮机的机械设计过程及其结构优化设计思路,并针对叶片轮机进行了水槽性能试验分析。分析结果验证了该装置设计的合理性与科学性。     

节能型船导流鳍艉柱的放样和制作

我公司为法国制造的LDA40 000t级散货船属国内首制节能型船,该船节能装置是艉柱上的导流鳍和舵叶上的整流罩,全部采用铸钢结构。艉柱结构大、线型多样复杂,鳍薄、窄、长、曲度大,这些成为制造的难点和关键点。放样工作修正了详设缺陷,从线型、结构、加工样板和装配等几个方面为铸造提供了全面详尽的技术资料,保证了铸件加工的精度。     

长江中下游顶推船队操纵性试验研究

长江中下游顶推船队采用襟翼舵+导管桨+倒车舵的联合推进-操纵系统,这种特殊的推进-操纵装置在国内研究甚少,国外发表的可供新船队设计应用的资料也很少。 本文根据新设计的由三种推轮和两种驳船组成的七种船队的大量自航模操纵性试验结果,探讨了舵面积、舵型、推轮、编队等因素对船队操纵性的影响,为设计新船队提供了必要的依据。本文还参照Lyster-Knights的双桨船的回转直径估算公式,考虑了推轮的影响,给出了适合于估算同类型推轮船队回转直径的近似公式。     

舵装置的可靠性设计研究

针对舵装置的传统设计方法在保证可靠性上存在的问题,提出对舵装置可靠性设计的重要性.通过对舵装置的可靠性分析,以舵杆为例详细介绍了与传统设计相结合的可靠性设计方法.     

共翼型舵特性及其对潜艇潜浮运动影响研究

共翼型舵是一种新型的潜艇组合舵翼操纵面.文章首先通过水洞试验和CFD计算对共翼型舵的敞水水动力性能进行了研究,结果表明,共翼型舵的舵效随弦长比和展弦比增大,封堵舵翼之间的间隙可以显著提高舵的水动力性能.随后通过CFD计算对比了分别安装有普通舵、共翼型舵和封堵缝隙的共翼型舵的潜艇的潜浮运动,结果显示,5°舵角时,安装共翼型舵和封堵缝隙的共翼型舵的潜艇模型潜浮角分别比安装普通舵的模型提高65％和105％左右.     

7100 TEU 超大型集装箱船开发

介绍了沪东中华造船集团公司开发的7 100 TEU超大型集装箱船线型优化试验研究结果,研究内容包括主尺度论证选定,线型优化设计,试验结果分析,设计桨航速预报,以及附加节能装置舵球的设计试验等.     

潜艇方向舵传动装置接触问题有限元分析

用接触问题有限元分析了潜艇方向舵传动装置的结构强度,并与解析解进行了比较,讨论了建模对分析结果的影响,为潜艇方向舵传动装置的结构强度计算提供了可靠的分析方法.