双尾鳍船型尾鳍间距及形状对阻力和推进性能的影响

本文以一艘长宽比为5.34、宽度吃水比为4.40、方形系数为0.575的客轮为对象,设计了四艘双尾鳍线型,进行了阻力及自航试验,初步探讨了尾鳍间距、倾角及线型形状的影响。试验研究结果表明,内旋桨的推进效率明显地高于外旋桨。尾鳍间距较大时,如倾角为零,线型的改变对阻力及推进性能的影响较小。     

浅吃水肥大型船的尾部线型研究

从分析船舶尾部伴流场对船舶阻力推进,操纵及船体振动性能等影响的观点,研究尾部三维伴流场,介绍尾型与伴流场之间关系及非对称双尾鳍船型的形成。非对称双尾鳍船型与优选的常规双尾鳍船型模型的阻力,自航及伴流场等比较试验结果表明,非对称双尾鳍船具有两大优点,首先,该船型能在浆前方产生一个与外旋浆旋向相反的预旋流,在保持了优良阻力性能前提下可提高外旋浆推进效率8％,获得阻力,推进,操纵各性能间的最佳配合,第二,轴向伴流分布比较均匀,满足BSRA5项衡准指标,改善了螺旋浆工作的流场条件,减少了螺旋浆产生空泡及其诱导船体激振的危险,使节能与减振得到统一,最后还介绍了该船型首制船“宁安1号”的实船测试结果及其由船模试验预报实船性能的一致性。     

双尾鳍客船线型优化试验研究

对设计航速在Fr=0.28～0.35之间、船型基本参数在L/B=5.5～6.0,B/T=3.5～4.0,CB≈0.55范围的方尾双浆快速客船船型,进行了一系列线型优化试验工作。通过对主船体的优化、球艏的优化及双尾鳍的优化,开发成功了低阻节能的方尾、球艏、外旋浆双尾鳍快速客船船型。其较优化对象在设计航速时可降低功率10%以上,而在稍低些的航速下可降低功率30～40%,与常规人字架Taylor船型相比可降低功率20～25%,与国内同类优秀双尾鳍船型相比,功率可降低10%左右。通过球艏估化研究,提示快速客船宜采用8～12%面积比的球艏,由此可降低剩余阻力15～20%,又不会招致低速时过大的阻力增加。在尾鳍的优化研究中着重研究了尾鳍形状与螺旋浆旋向的影响,取得了重大突破,揭示了随着航速的增加,切向伴流分量逐渐向有利于外旋桨的方向变化,对快速客船已能设计出适合于外旋桨并有最佳快速性能的双尾鳍船型。     

长江客船新船型开发试验研究——对双尾鳍线型的探讨

本文结合长江下游干线客船的船型开发研究,对于B/T=5.667、C_B=0.552的浅吃水新船型进行了船模试验研究,并以“东-11”型常规双桨线型为基础,设计了两种新的尾部线型方案:一种是双尾线型,另一种是双尾鳍线型。船模自航试验结果表明,在诸线型和试验方案中,双尾鳍桨外旋方案的DHP值最低;桨外疑方案的Q.P.C值也超过了内旋方案。本文还分析了双尾线型和双昆鳍线型的伴流测量和流线试验结果。笔者认为,对于宽而瘦的内河船型,双尾鳍线型是一种值得开发的节能线型。     

双尾鳍线型节能效果的设计研究

本文根据双尾鳍线型模型试验资料,分析轴距、螺旋桨旋向,尾鳍形状,尾部纵剖线在基线的切点位置对阻力、伴流场、推进效率的影响,从而说明双尾鳍的节能原理。按照本文所述方法设计尾鳍,可取得良好的节能效果。     

高能效江海直达散货船线型开发研究

以两万吨级江海直达散货船为研究对象,以提高能效为目标,结合船舶CFD数值分析和模型试验手段,对船舶的艏型与尾型选择,艏部水线与横剖线设计以及艉部双艉鳍倾角、间距、大小、形状等方面进行了分析研究。最终开发的线型采用新型直型艏和非对称双尾鳍,波形平缓,船体表面压力分布均匀,阻力低;经尾鳍后形成了有利于外旋桨工作的预旋流,螺旋桨推进效率高,船舶能效设计指数(EEDI)相比国际公约要求的能效设计基线降低了30%以上,成功开发的新船型将成为新一代江海直达船型的引领船型。     

某滚装船双尾鳍型线综合优化研究

针对双尾鳍船型尾部型线难以优化的技术难题,该文以某一双尾鳍滚装船为研究对象,采用CFD方法,从伴流均匀度与阻力性能角度对双尾鳍线型进行优化,并以荷兰MARIN水池提出的伴流目标函数(WOF)与平均伴流分数(w)作为伴流均匀度的评判衡准,分析了尾轴以上0.8R处的尾鳍去流角、尾鳍导圆半径、桨盘与尾轴出口端的距离对船尾伴流场均匀度及阻力性能的影响.研究结果表明:在船型参数基本保持不变的情况下,尾鳍特征参数的改变会引起船尾伴流均匀度、平均伴流分数与阻力性能的变化,并通过对比分析,对双尾鳍型线进行优选.     

肥大船后体形状对推进的影响

本文从节能和减振的角度出发,探讨肥大船后体形状对阻力、推进及伴流的影响。首先,用理论计算流线的方法从三个抬高型球鼻首中选择一个加装于母型船模上。通过比较分别由理论计算和实测得到的流线,表明在舭部两者吻合程度良好。接着,对后体形状分别为V型剖面、U型剖面、单尾鳍型和球尾型的四艘船模进行试验。结果表明,在方形系数C_B=0.80的四种后体线型中,在满载和压载状态,V型剖面的阻力最低,U型剖面最高。就收到马力而言,单尾鳍型在满载时最低,压载时仅次于V型剖面。至于满载时的伴流分布,U型剖面和单尾鳍型各半径处进流角绕轴一周的变化△β较小。     

双尾鳍船型尾部几何特征参数对伴流场的影响

在我所秦申线浅吃水肥大型运煤船课题研究的第一阶段,探讨了一种带有两个单尾形状尾鳍的双尾鳍船型,无论在阻力还是在推进性能方面都优于相同排水量的单桨船,成为浅吃水肥大船型中新的优秀船型。但双尾鳍船型並不是尽善尽美的,存在伴流场比较不均匀的缺点,在对船型伴流作评价时发现该船型的伴流场比较特殊,高伴流所占的比重很大,伴流峰值较高,且伴流的变化又较剧烈。螺旋桨在这种伴流场中工作,有可能产生空泡及严重的激振。为了探讨改善双鳍船型伴流不均匀性的途径,本文根据四艘双尾鳍船型的伴流场测试结果,三艘同型船模伴流场的资料以及国外的双尾鳍船型的伴流场资料,分析了上述船模的双尾鳍形状、倾角、间距等及其伴流场,据此评价了双尾鳍船型的尾部几何特征参数对伴流场的影响,为设计有较优良伴流性能的双尾鳍船型提供了依据。     

混合推进系统喷水推进器与螺旋桨相互作用研究

通过求解雷诺时均的RANS方程数值模拟了单独喷水推进器和螺旋桨的流场,并用试验数据验证了数值计算的结果。在得到满意的结果之后,数值模拟了一台喷水推进器与两个螺旋桨混合推进系统的流场。通过流线和压力分布等研究混合推进系统流场特点。混合推进系统中,喷水推进器与螺旋桨的进、出流条件都发生了的改变,其中螺旋桨的改变较大。不同螺旋桨旋向计算结果表明,外旋桨有助于改善混合推进系统中喷水推进器的进流、提高整个推进系统的效率。数值计算和理论分析都表明,混合推进系统中,螺旋桨性能对流场的变化更敏感,在设计时应给予更多的关注。     

基于CFD的涡尾船改型优化设计

通过CFD方法计算模拟涡尾船原型与优化改型的尾部流场;通过对比桨盘面处轴向、周向速度分布,得出优化改型比原型轴向伴流更均匀,改善了螺旋桨的工作条件,增大了来流的周向速度,提高了螺旋桨的推进效率。模型试验验证了计算结果的合理性,说明船舶优化设计中采用合理的数值计算方法是可信的,可以提高设计研究效率。     

中小型海船实用球艏简介

简述了国外中小型海船为减小波形阻力、碎波阻力和增大螺肇桨盘面处的轴向伴流，提高推进效率，所实际采用的各种形状和大小不同的球首及其改善首部线型的实际效果。     

肥大型船整流附体的性能研究

肥大型船从船舯到船艉,船体的横剖面形状及其面积变化剧烈,从而导致在桨盘面处产生"钩"状或"兔耳"状的舭涡,通过加装整流附体的方式来改善桨盘面处的伴流分布,对于螺旋桨的减震降噪、螺旋桨推进效率的提高是一种有效的措施。基于CFD技术,在准确预报了某肥大型船伴流场的基础上,参考流经桨盘面的三维流线绕船体分布的特点,分别设计了螺旋桨前置导管、补偿导管和整流鳍,预报并分析了各附体对船体尾流场的影响,分析了整流附体的工作机理,比较了工作于各附体伴流场中螺旋桨的效率。计算结果显示,加装整流附体后,桨盘面处的舭涡消失了,并且三种附体对螺旋桨的效率都有显著的提升。     

基于CFD的某化学品船预旋定子优化

基于CFD通用软件FLUENT,对模型尺度下配置了舵球鳍和预旋定子的某55k DWT化学品船的自航性能进行数值模拟。通过推进效率的提高对定子的节能效果进行评估,并且几乎所有的自航因子在加定子后的变化趋势(如:转速降低、推力减额和伴流分数增大)计算结果都与试验结果一致。尾流能量分析进一步验证了定子的节能效果:可有效减少尾流中的动能。之后进行基于CFD的预旋定子优化,对原型之外的3个改型设计进行的数值模拟结果显示:这些改型定子的节能效果依次递增;推进效率最高的改型相对于无定子情形,其在桨前的动能增加最大,在桨后的动能减少也最大。     

游艇采用双尾鳍线型应用研究

介绍了在100ft豪华游艇圆舭游艇尾部线型设置尾鳍后的研究过程,分析了尾鳍与常规尾型在阻力、推进、螺旋桨盘面处伴流分布及激振力和船舶适航性的差异,提出了一些设计准则。研究表明:双尾鳍线型是游艇可选的适用优秀线型。     

四桨船伴流场研究

与单桨船不同,四桨船各螺旋桨在运转过程中负荷不同.当前四桨船推进器的设计多以一个干扰因子来表征内外桨负荷差,而一个干扰因子难以反映内外桨负荷差产生的原因,因此往往给设计带来困难.本文使用CFD方法对四桨船内外桨负荷分配问题进行研究,首先以大连理工大学拖曳水池的PM06模型为基础进行不确定度分析,验证了该数值计算方法的准确性,然后对本文所研究的四桨船进行研究.结果表明四桨船內桨负荷大于外桨,且负荷差产生的原因主要有三个方面:(1)船体形状造成的船尾流场不均匀性对桨的影响;(2)内外桨在敞水中相互间产生的干扰;(3)内外桨之间的干扰在船尾不均匀流场中的合成.据此,本文将四桨船伴流分为三部分:原生伴流、干扰伴流和次生伴流,并计算了该船各部分伴流所占比例,以更好地指导四桨船的推进器设计.     

双桨船螺旋桨的适伴流设计

讨论了双桨船和单桨船伴流场的不同特点,给出了双桨船切向伴流的分析方法和不同旋向下的螺旋桨设计结果,指出双桨船适伴流设计考虑切向伴流影响的必要性.内旋设计桨在大型循环水槽中进行了模型试验,试验结果表明螺旋桨的空泡和脉动压力性能优良.     

不对称节能尾鳍的试验研究与实船应用

船舶能效设计指数(EEDI)的强制性实施对船舶设计提出了更高的要求,将有更多新型节能装置广泛应用于船舶上。通过试验研究,研发了船舶不对称节能尾鳍,并成功应用于实船上。船舶不对称尾鳍能够使尾部伴流场稳定化和均匀化,提高螺旋桨推进效率,降低能耗,实现船舶节能。此外,船舶不对称尾鳍还能减小螺旋桨激振力引起的船舶振动现象。     

双尾船型在浅水船舶上的应用

作者以双尾船型代替惯用的浅水隧道型,并作了h/T=2,3,5和深水时模型试验。试验证明:双尾型外事船与原隧道型佳黑线客轮相比,在主尺度系数和排水量不变,且前体线型相同的情况下,C_r下降29.2％;EHP/△下降25.4％;η_h比隧道型提高了10.7％(外旋)和16.5％(内旋)。在相同航速22km/h下,双尾船型可节省功率24.24％,提高推进效率20.8％。     

川江匹配桨试验研究

在川江1941kW推船船队机桨不匹配的情况下，采用90％的常用负荷和船队伴流分数，根据荷兰瓦格宁根船模试验水池BB型螺旋桨设计图谱确定螺旋桨的最佳直径螺距比及螺旋桨效率，尝试B型桨和MAU型桨剖面进行组合的组合桨型，使新设计桨与原船队有较佳的匹配性能，各项性能指标也有所提高。