极地双向破冰船艉部线型适应性分析北大核心CSCD

[目的]为保证极地双向破冰船的破冰航行能力,需重点开展该类船舶的艉部线型设计。[方法]通过调研大量现役极地船舶和梳理现行规范,研究吊舱推进单元的冰载荷作用模式以及冰在船舶作用下的破坏过程,进而开展吊舱推进式极地船舶艉部线型的关键设计特征参数分析与适应性分析。[结果]研究结果表明,艉封板倾角将直接影响破冰时船体作用于海冰的水平分力和垂直分力,可适当增加该倾角以有效引导海冰的弯曲断裂;W型艉封板横剖线型可以调和流场优化与碎冰外排效率之间的矛盾;吊舱安装底座可以发挥一定的破冰作用,但将影响吊舱流场;艉鳍对船尾流场和碎冰外排也存在较大影响。[结论]研究成果可为吊舱推进式极地船舶艉部线型的适应性优化设计提供参考。     

冰区航行船舶推进器特殊性分析

[目的]推进器是船舶航行过程中推力的来源,其设计是船舶设计过程中的关键部分。由于工作环境不同,冰区航行船舶推进器与敞水船舶推进器相比在载荷分析和设计上差别较大。为给冰区航行船舶推进器的设计提供依据,[方法]针对冰级桨的水动力特性、冰载荷以及空泡等性能的特殊性予以分析。[结果]结果显示,在冰区航行时,海冰的存在会导致船舶推进器遭受更大量级的载荷,并且在低进速时易引发推进器的空化现象,产生强烈的噪声。[结论]研究表明,设计冰级桨时要特别注意冰载荷的量级和空化效应,并考虑采用铜合金或奥氏体钢等耐低温材料建造推进器。     

大型船舶吊舱推进器发展现状

吊舱推进器是近年来发展起来的一种新型船舶推进系统,是目前船舶推进系统领域引人瞩目的焦点。本文介绍吊舱推进器发展情况和吊舱推进器的原理及优点,以及吊舱电力推进系统中的两项关键技术的发展现状和应用。重点分析现在市场上主流的几种吊舱推进器,对不同型号吊舱推进器的特点进行详细的阐述,并将5种典型的吊舱推进器数据进行统计,对比分析得出结论。     

吊舱式电力推进船舶螺旋桨匹配设计仿真研究

在国内,吊舱推进器的设计还处于理论起步阶段,尤其是吊舱推进器螺旋桨,其设计方法尚未成熟,而螺旋桨的设计对于整个推进系统推进性能的影响又尤为关键,关系到船—机—桨匹配的综合推进性能。为此,采用常规螺旋桨敞水特性图谱等效设计POD螺旋桨参数的方法对吊舱推进器螺旋桨进行设计,分析吊舱式推进船舶船—机—桨的匹配性能。为了提高设计效率及优化推进系统的推进性能,针对吊舱式电力推进船舶,采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数,同时基于LabVIEW图形化编程语言开发船—机—桨匹配数值分析软件以对设计参数进行静态匹配计算,并与母船的推进效率进行对比,选取最优化的螺旋桨参数作为POD螺旋桨参数,以优化推进效率。研究结果表明：采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数的方案,同时结合开发的船—机—桨匹配数值仿真分析平台,可以方便、快捷地对吊舱式推进船舶进行船—机—桨匹配分析计算比较,提高推进性能。     

吊舱式电力推进器现状及发展方向

进入21世纪，电力推进已经发展成为一种炙手可热的船舶推进方式。文章简要叙述船舶吊舱式电力推进器的组成及特点，对目前市场上较为常见的吊舱式电力推进器产品进行总结归纳，对不同推进器结构形式和使用特点进行分析，并对吊舱式电力推进器的关键技术和发展方向进行展望。     

吊舱式电力推进应用及发展

作为新型船舶推进装置,吊舱式电力推进可节省船舶舱室空间,提高船舶的操纵性能,减小船舶振动噪声,具有广阔的市场前景。文章简述了吊舱式电力推进的特点,以及国内外吊舱推进器产品和应用情况。为后续吊舱推进器型号系列化、国产化开发奠定基础。     

混合对转推进系统水动力性征数值研究

[目的]为研究混合对转推进系统的推进性能,[方法]采用滑移网格方法,分别对螺旋桨、吊舱推进器、混合对转推进系统的水动力性征进行数值模拟,分析混合对转推进系统中各推进成分相对于其单独工作时的水动力性征差异,研究混合对转推进系统中各部分之间的相互影响规律。[结果]结果表明:在混合对转推进系统中,后桨对前桨的抽吸作用导致前桨推力系数、转矩系数、敞水效率随进速系数的减小而减小,与单独螺旋桨的变化趋势不同;吊舱和桨毂的阻塞效应以及前桨非定常尾流对后桨的干扰作用,导致后桨推力系数、转矩系数及敞水效率与单独吊舱推进器的结果不同;混合对转推进系统效率低于单独螺旋桨,未能体现后桨对前桨尾流的吸能作用,因此在混合对转推进系统的设计研究工作中,需要进一步考虑前、后桨几何参数的匹配问题。[结论]研究结果可为混合对转推进系统的优化设计和工程应用提供参考。     

单桨运输船采用吊舱式推进器性能试验研究

以已投入营运的两型单桨运输船采用常规推进与吊舱式推进方式的船模对比试验结果和相关研究资料为基础,分析研究了采用吊舱式推进器前后性能变化规律及结果成因。结果表明:单桨船舶采用吊舱式推进形式,可以做到其快速性与采用常规螺旋桨推进相当;但航向稳定性略差,可增加吊舱式推进器的挂臂等侧投影面积以提高船舶航向稳定性。被研究船在设计航速附近常用小舵角下操纵性和大舵角下回转,吊舱式推进形式与常规推进没有明显差异。在低航速或零航速下,使用吊舱式推进器船舶的操纵性有明显的优势。     

偏转工况下吊舱推进器的水动力和空泡性能

[目的]吊舱推进器与螺旋桨之间干扰强烈,流动现象复杂。在操舵工况下远离设计点条件工作时,桨叶载荷会出现剧烈变化,且空泡性能也将同步恶化。为了分析吊舱推进器在偏转工况下的水动力和空泡性能,[方法]首先,采用全结构网格,基于雷诺平均(RANS)数值模拟方法对吊舱推进器的水动力性能开展研究;然后,采用Sauer模型预报吊舱推进器偏转工况下的空泡性能;最后,在空泡水筒中开展吊舱推进器的模型实验。[结果]结果表明:数值计算结果与实验结果的吻合度较高,验证了数值预报方法的准确性;偏转工况下,吊舱桨的推力和扭矩均高于直航工况;吊舱偏转后,随着周向角的变化,不同周向位置的压力将呈脉动变化趋势;桨叶的空泡形态存在差异性,且随吊舱偏转角度的增加而恶化。[结论]研究成果可以为吊舱推进器设计提供参考。     

吊舱推进器船舶的操纵系统数学建模与仿真

吊舱推进器船舶是一种新型的电力推进船舶,这种船舶的稳定性和机动性良好,近年来获得了非常广泛的应用。为了提高吊舱推进器船舶的操纵水平,进而提高吊舱推进器船舶的动力特性,本文针对该船舶的操纵系统进行了深入的研究,并通过建立吊舱推进器船舶的操纵运动模型、海上干扰作用力模型,对吊舱推进器船舶的运动进行仿真试验,对改进该船舶的动力性能有一定指导作用。     

破冰船动力系统及主推进器发展现状

针对海洋科考、极地航道、极地资源探索等重要的国家需求,破冰船对于我国极地方针的重要性日益突显。通过搜集、整理、分析世界主要破冰船数据,按照注册冰级对现有破冰船进行分级,阐述世界各国破冰船发展规模,并对各类推进系统及主推进器在破冰船上的应用现状和特点进行分析和总结,以期为我国自主研发破冰船推进方案的选取提供参考。     

提高船舶电力推进功率的方案综述

船舶电力推进技术使造船业发生巨大的变革,越来越多的船舶采用电力推进方式。但是如何提高电力推进船舶的推进功率,使其应用于更大吨位的船舶,在这方面还存在着许多技术问题。文章从电动机、变频电路、电力电子器件、吊舱式推进器、动力系统等方面综合阐述了提高船舶电力推进功率的方法。     

基于CFD仿真与水池实验的邮轮吊舱推进器模型敞水特性研究

随着国际邮轮产业发展迅速,基于吊舱推进器良好的性能表现,各类邮轮大多采用吊舱推进器的推进方式。本文根据某豪华邮轮所采用的拖式吊舱推进器,通过特定的优化方法改变其螺旋桨螺距,得到2个不同参数的螺旋桨。通过模型实验和数值仿真方法,计算出原螺旋桨与优化后螺旋桨的敞水效率,有利于降低能耗,提高邮轮运营经济性。本文采用CFD软件Starccm+采用MFR方法,运用标准k-ε方程对2个不同参数的螺旋桨的吊舱推进器模型进行仿真计算,然后对其进行水池实验得出实验下吊舱推进器敞水效率。通过在多组推进速度情况下对比2个配有不同螺旋桨的吊舱推进器的敞水性能曲线寻找优化后螺旋桨的性能提升点。通过对吊舱推进器模型的仿真和实验的预测为实际吊舱推进器螺旋桨设计提供依据。     

回转式液压吊舱结构有限元分析

本文介绍了船舶回转式液压吊舱推进器的工作原理及其性能优点,针对一艘600马力的渔船,设计了一套回转式液压吊舱推进器结构模型,分析吊舱体的受力情况,并采用有限元分析方法,对设计的液压吊舱进行结构上的改进;通过对比分析,提出一种适用于小功率船舶的回转式液压吊舱结构,同时首次提出对回转式液压吊舱推进系统进行模块化设计的思想,并对该系统进行模块化划分,以满足其在维修、检测、安装等方面的要求,对促进模块化设计在液压吊舱推进领域的应用有着实际的意义。     

喷水推进器流道对船舶阻力性能的影响

[目的]喷水推进船舶的阻力性能与常规船舶有着很大的不同,喷水推进器流道的存在会改变船舶尾部流场,对船舶阻力性能有着很大的影响。[方法]以FA1型三体船为计算模型,利用CFD软件STAR-CCM+,将喷水推进器流道看作附体,对比研究安装不同进流角喷水推进器流道前后船舶尾部流场变化。通过对比流道表面压力分布、船体流线的变化,阐述船舶阻力以及阻力成分产生变化的机理。[结果]结果表明:STAR-CCM+可以实现对于船舶阻力性能的预报;喷水推进器进水流道的安装会增大船舶阻力,主要为压差阻力的增大。[结结论]对进水流道倾角的优化可以增进喷水推进船舶的阻力性能。     

基于多目标优化算法NSGA Ⅱ的极地穿梭油轮型线设计

[目的]随着北极丰富油气资源的不断开采,需要大量满足极地航行要求的船舶。[方法]将非支配排序遗传算法(NSGA Ⅱ)应用于船体型线优化设计,提出极地船舶多目标优化方法。以船舶无冰静水阻力以及冰区航行阻力为优化目标,通过极地船舶排水量以及船舶能效设计指数EEDI两项标准进行船型筛选,快速实现满足冰区船舶装载量与EEDI排放要求的船型优化。以常规6.5万吨穿梭油轮为研究对象,采用全参数化建模方式,通过极地船舶多目标优化方法分别对3种不同艏部形式的船型进行优化,[结果]优化后的船型均满足冰区IA级航行要求,其中无冰静水阻力最大减小约12.94%,冰区最小推进功率最大减小约27.36%,[结论]有效验证了基于NSGA Ⅱ的极地船舶多目标优化方法的可行性与合理性。     

船后吊舱导管推进器系柱水动力数值预报方法研究

作为吊舱式推进器的一种形式,吊舱导管推进器因其附体复杂,且受到船尾线型及其他附体影响,水动力性能研究具有较大挑战.文中基于RANS求解流场,利用滑移网格技术处理螺旋桨的旋转,研究海工船舶船后吊舱导管推进器系柱水动性能数值预报,分析偏转角对不同位置吊舱导管推进器的系柱推力和扭矩影响,并通过模型试验结果,验证了该数值预报方法.     

考虑跨洋特征及碎冰对快速性影响的极地探险邮轮型线优化

[目的]全球减碳背景下,为应对极地船舶设计建造的环保要求,需开展跨洋航行时碎冰水域对极地探险邮轮船体型线优化设计的影响规律研究,以获得最佳节能型线。[方法]针对极地探险邮轮的跨洋航行特征,采用航区权重方法进行量化评估,分析碎冰对阻力和推进效率的影响。应用计算流体力学耦合离散元法（CFD-DEM）来分析螺旋桨的碎冰水域性能,建立以联合自航功率为目标的优化模型,进而对全船参数化模型开展设计航速下的优化计算。[结果]计算结果表明,优化后的船型可以满足排水量要求,有效降低了2种水域下的航行功率,其联合自航功率降低了9.71%。[结论]研究成果验证了基于权重优化方法的可行性和合理性,可为极地探险邮轮的型线和推进器优化设计提供参考。     

可伸缩式吊舱推进器升降系统对比分析

针对近年来国内外可伸缩式吊舱推进器关键核心配套升降系统的选型配套问题,以液压缸升降系统、丝杠杆升降系统和齿轮齿条升降系统为研究对象,通过对升降系统的设计方案及升降运行机理的分析研究,归纳了可伸缩式吊舱推进器在不同工况和适用范围情况下系统的选型设计方法,对今后可伸缩式对吊舱推进器的升降系统设计、操作流程等具有一定的指导借鉴意义.     

吊舱推进与传统推进船舶操纵性能对比分析

吊舱推进器因具有提高船舶推进效率及操纵灵活等特点而越来越受到人们的重视。为深入研究吊舱推进船舶的操纵性能,文章对某深水铺管起重船进行了吊舱推进操纵和舵操纵两种方式下的操纵性模型对比试验,试验结果表明,吊舱推进操纵船舶的回转运动性能及应舵性能要大大优于舵操纵船舶,而纠向和保持航向能力两者相当;同时,文中对吊舱推进船舶的操纵性能进行了分析,可为实船操作提供一定的参考。