相似伴流的模拟与船模-实船性能相似的实现

在常规自航试验结果的基础上,再将物理存在的标称伴流与虚拟的螺旋桨诱导速度相结合以修正尾流的速度亏损,使摩擦阻力与尾流速度亏损同时得到修正,用数值方法模拟出与实船相似的平均实效伴流场。桨模在相似伴流流场中运转,可得到真正的"实船自航点",给出模型-船实相似的"试验"结果,推进因子可直接用于实船,可按相似关系预报实船性能。     

单浆船的性能预报—伴流分数尺度效应修正的探讨

本文在“１９７８年ＩＴＴＣ单浆船性能预报方法“＾（１）的基础上，对其中计算实船伴流分数的公式进行了修正，即将实船伴流分数与船的粘性阻力系数间建立了ｎ次幂函数关系，然后通过一定数量的实船－船模相关分析回归求得待定指数ｎ为１．８。最后用修正后的伴流分数公式对一系列实船性能进行了预报，此结果弥补了按１９７８年ＩＴＴＣ单浆船性能预报方法预报的功率、转速偏低的缺陷。尤其对船舶处于纵倾状态下（５０％ＤＷＴ，２     

艇模水下伴流测量方法试验

对某艇模进行水下快速性试验,分析得到其自航状态下的实效伴流分数,采用三维伴流测试系统对其艉流场进行伴流测量,得到其标称伴流及三向伴流分布。结果表明,艇模桨盘面处伴流以轴向伴流为主,内半径在艉舵之间产生了范围较大的轴向高伴流区,而外半径在舵后产生了范围较小的小伴流峰,且由于螺旋桨的抽吸作用,导致桨盘面处流速增大,因而实效伴流小于标称伴流。     

潜艇的实效周向伴流

单轴潜艇的实效周向伴流应被考虑。本文提出了潜艇实效周向伴流的确定和功率的算法。     

船模伴流场修正对螺旋桨激振力预报的影响

介绍Hoekstra船模伴流修正方法、伴流模拟方法及螺旋桨激振力测量的试验过程。以第16届ITTC推荐的Sydney Express桨为研究对象，在上海船舶运输科学研究所空泡实验室用网格方法模拟船舶艉部流场，通过布置在桨模上方相应位置平板上的5个传感器进行了脉动压力测量。比较螺旋桨在船模伴流场和使用Hoekstra法换算得到的实船伴流场中工作时激振力的预报值及桨模空泡形态，并与实桨对比，就伴流场修正对螺旋桨激振力预报的影响作了探讨。     

对转桨适伴流设计方法研究

为了实现节能的目标,提出了一种高效对转桨适伴流设计方法。首先,通过船模试验获取某集装箱船船后桨盘面处的标称伴流,对应的实船伴流则通过ITTC提供的经验公式换算获得。采用螺旋桨环流理论分别对前桨和后桨进行实桨适伴流设计,前后桨之间的相互影响通过诱导速度来考虑,且诱导速度作为伴流的一部分,采用面元法进行非定常水动力性能预报。通过实例设计分析可知:在设计进速条件下,该方法设计的对转桨同设计的单桨相比效率可提高12.09%。     

实效伴流雷诺数影响的数值模拟

本文用数值计算的方法模拟三维船舶尾流与螺旋桨之间的相互作用，计算在四个不同量级雷诺数值情况下的水动力性能，船浆干扰采用三维不可压ＲＡＮＳ方程、ｋ－ε湍流模型和升力面理论作为基本研究工具进行进行相互干扰和迭代来预报此复杂流场及其螺旋桨的水动力性能，比较四个不同量级雷诺数情况下实效伴注分布及实效伴流分数的计算值，初步探索实效伴流的雷诺数影响。     

大型LNG船螺旋桨设计研究

以一艘220 000 m3 LNG船为例,介绍了大型LNG船螺旋桨的设计思想、设计过程和设计桨参数.不同于常规单桨船螺旋桨设计,双桨船的适伴流设计必须考虑切向伴流影响,给出了实效切向伴流分布的计算方法.模型试验结果表明设计桨的空泡和脉动压力性能优良,所有8个测点的脉动压力幅值都小于4kPa,推进性能满足航速要求.     

船艉整流鳍在实船上的应用与研究

本文对某灵便型散货船的后体船形及其伴流分布作了分析研究，证实了该船在实船航行时因伴流峰值过大，分布欠佳且尾流场异常而引起螺旋桨转速不稳定及产生艉部剧烈振动。为了降低伴流峰值，改善其分布及艉部流场，在船体线型无法改动的情况下，设计加装了艉整流鳍，取得了十分明显的效果。再次证明了采用艉整流鳍是一个简便、可靠的改善艉流场及艉部激振的措施。     

伴流补偿导管和消涡鳍组合节能装置实船节能效果验证

水动力节能装置可有效降低新船能效设计指数EEDI值,切实降低船舶燃油消耗并减少温室气体排放,取得环保和经济双重收益,已渐成新造船的标准配置。论文以某型5万吨级散货船为研究对象,对比分析带与不带桨前伴流补偿导管和桨后消涡鳍组合节能装置的共7艘姊妹船的实船试航结果,获得了加装伴流补偿导管和消涡鳍的组合节能装置的节能效果。结果表明:组合节能装置可取得5.3%~8.6%的节能效果,高于模型试验预报值。     

舰船气泡尾流特性的数值模拟和实验研究

文章基于N-S方程,并结合两相流的相关模型,数值模拟了双桨实船气泡尾流。通过海水中气体含量的变化情况,分析了尾流气泡产生、增大、破碎和消失等过程。得到了近场扩散区和远场尾流区中含气量的空间、时间分布特性。研究结果表明,近场尾流区中海水含气量基本以乘幂格式衰减,而在远场尾流区,则与指数衰减格式符合得较好。用光学的方法模拟测量了舰船尾流的衰减规律,实验结果与文中的理论数值结果一致。     

兴波及航态对螺旋桨激振力预报的影响

针对船舶航行时的船体兴波及航态变化,采用RANS方法、VOF方法及船体六自由度运动方程,建立了考虑船体兴波及航态变化时螺旋桨激振力的计算方法。叠模、考虑船体兴波及考虑航态变化时螺旋桨推力、船底板压力计算结果的对比表明:考虑兴波及航态变化时,由于流速变化,螺旋桨推力平均值减小,船底板压力平均值增大;由于来流不均匀程度的变化,1倍叶频处峰值减小;考虑兴波及航态变化时,计算得到的激振力更加接近真实情况,但由于激振力在频域中较为接近,为节约计算量,计算时可不考虑船体兴波及航态变化。     

多桨船舶自航因子数值预报

以某四桨水面船舶为研究对象,基于RANS方法和滑移网格技术,建立船、附体和螺旋桨整体计算模型,并运用小范围改变螺旋桨转速的方法和前后桨分别计算的方法预报该船的自航因子。结果表明：四桨船舶内、外桨的自航因子并不相等,内后桨的实效伴流分数和推力减额分数均比外前桨的大;提出的方法计算结果可靠,能够体现四桨船舶自航因子的差异性,并且符合推力减额与伴流关系的一般规律,可为多桨船舶的自航试验提供依据。     

肥大型船舶伴流分数的估算方法研究

基于肥大型船的快速性试验数据,通过对传统估算公式结果的分析及船舶伴流成因的研究,选定部分船型参数及无因次量作为影响因子,建立线性数学模型,采用逐步回归法得到一种新的、更加精确的肥大型船伴流分数估算方法,通过实例验证其精确性和正确性。     

舰船尾迹图像的对比度特征提取方法

根据舰船尾迹图像尾迹区与海水背景区存在明显对照的特性,提出用对比度参数作为尾迹图像质量评价指标,进而表征舰船尾迹光学信号特征强度.为有效评价尾迹图像质量,在改进对比度基本计算模型的基础上,充分考虑人的视觉特性,引入尾迹区与海水背景区的加权因子进行组合评价,将主观与客观评价方法有机结合起来,并通过专门研制的海上特征提取实验装置进行对比度特征提取实验分析.结果表明,对比度参数能较好地反映人眼对尾迹图像实际质量的主观视觉感受,更能体现尾迹图像处理应用的本质,且能定量可靠地描述舰船尾迹光学信号特征强度的变化规律.     

双桨船势伴流分数的计算与分析

采用边界元方法对8301双尾船、HS80高速客船以及大径深比FT8601推轮共3艘内河双桨船型的势伴流分数进行了计算，探讨了势伴流占总伴流的比例以及桨盘处势伴流的分布规律，得出了一些初步结论。结果表明双桨船势伴流分数占总伴流分数的比例并不大，因此若用预估单桨船的伴流分数公式来预估双桨船是不可行的。     

数值水池船模自航试验方法研究

同时考虑自由液面、真实螺旋桨的旋转运动,在数值水池实现了船/桨整体流场的数值计算。在既定航速下,推力与船体阻力为螺旋桨转速的函数,通过变化转速得到自航点。文中数值计算得到的自航点与物理水池试验自航点吻合良好。根据数值自航试验结果,不仅可通过积分的方法计算伴流分数与推力减额分数,还可详细分析螺旋桨进流与桨叶的速度、压力分...     

Interaction of two-dimensional impulsively started airfoils

Continuous vortieity panels were used to model general unsteady inviscid, incompressible, two-dimensional flows. The geometry of the airfoil was approximated by series of short straight segments having endpoints that lie on the actual surface. A piecewise linear, continuous distribution of vorticity over the airfoil surface was used to generate disturbance flow. The no-penetration condition was imposed at the midpoint of each segment and at discrete times. The wake was simulated by a system of point vortices, which moved at local fluid velocity. At each time step, a new wake panel with uniform vortieity distribution was attached to the trailing edge, and the condition of constant circulation around the airfoil and wake was imposed. A new expression for Kutta condition was developed to study the interference effect between two impulsively started NACA0012 airfoils. The tandem arrangement was found to he the most effective to enhance the lift of the rear airfoil. The interference effect between tidal turbine blades was shown clearly.     

舰船主尺度参数对舰船气泡尾流几何特性的影响

为了解舰船主尺度参数对尾流中气泡分布的影响,为依据尾流特征识别舰船,激光、声探测舰船尾流以及鱼雷的尾流自导提供依据,采用热分层环境下舰船远场尾流中气泡数密度分布计算的数学模型.首先数值计算驱逐舰尾流中气泡数密度的衰减规律,并与实测结果进行比较,二者定性符合得较好.然后利用该模型数值计算3种典型舰船的气泡尾流几何分布特性,分析船长L、船宽B、吃水T、长宽比L/B以及长度吃水比L/T等舰船主尺度参数对气泡尾流长度、宽度、深度及横截面分布的影响规律.     

尾涡/固体边界交互作用下表面压力的数值模拟

当强劲的尾涡撞击到结构时,其表面压力将呈现大幅的变化.这种大幅变化的脉动压力是引起结构震动以及水动力噪声的主要原因之一.许多相关的工程领域都希望使用相对经济的方法对此压力脉动进行有效地预报.本文介绍一种已经嵌入一面元法程序(PROPELLA)的尾涡砰击模型,及其在一吊舱桨尾涡撞击支柱诱导表面压力模拟中的应用.由模拟的时均表面压力分布和相均压力的时序变化与对应的实验数据的比较来看,数值模拟与试验结果吻合较好.