考虑螺旋桨体积力的水下机器人水动力特性仿真

为在初步设计时预测ROV的水动力性能,使用CFD技术进行分析,以ROV模型为例,最大程度地保留ROV内部的构件,使模型更加接近真实状况。分别计算ROV在不同工况下的阻力、不同漂角下的横向力和转艏力矩以及添加体积力模型之后的螺旋桨流场状况,很好地模拟出ROV周围的流场,并与已有的试验数据进行对比。结果验证了CFD水动力仿真的可行性和准确性,并还可预测ROV在螺旋桨作用下的进速等,对ROV设计具有实际的参考价值和指导意义。     

基于Fluent的ROV导管螺旋桨水花动态仿真研究

在ROV作业视景仿真系统中,螺旋桨动态水花仿真能够辅助操作人员通过螺旋桨旋转带动的水花状态判断操作正误,而且可以增加作业视景仿真视觉真实感。ROV导管螺旋桨在深海环境利用导流管作用增加推力,其动态水花流体形态、水动力特性与普通水面螺旋桨存在差异,不能以传统的单纯动画式进行仿真。文中对ROV导管螺旋桨动态水花仿真方法进行研究,研究了其水动力性能计算模型,基于Fluent对ROV的导管螺旋桨进行了水动力性能计算,根据流场分布数据结合VegaPrime视景仿真平台粒子系统完成螺旋桨水花动态模拟,获取逼真的水花动态仿真效果。     

气力推进艇动力系统匹配研究

基于空气动力螺旋桨基本性能参数、发动机外特性曲线、船体设计参数和主要设计性能指标等数据,对气力推进艇动力系统的匹配设计方法进行研究。采用CFD模拟计算方法预估艇体不同运动速度下的运行阻力并确定驱动功率;根据螺旋桨推力计算公式确定艇体运动速度与螺旋桨转速的关系;考虑传动系统效率及螺旋桨推力转换效率计算发动机有效负载功率;分析不同传动比下发动机有效负载转矩是否属于发动机输出最大转矩范围,同时发动机有效负载功率是否接近发动机最大功率点,选择符合上述要求的最优传动比。该匹配设计方法可为气力推进艇设计过程中螺旋桨性能参数选择、发动机型号确定以及动力系统传动比优化等提供参考依据。     

36000dwt多用途船动力系统集成方案设计研究

根据36000dwt多用途船主推进系统任务书和船级社要求,基于船型参数,分别运用HydroC omp软件和Ship Power软件进行船舶阻力计算及对比分析,以获取船舶阻力;基于船舶阻力,运用HydroC omp软件进行船机桨匹配初始设计,以获取主机功率及螺旋桨最佳转速;综合考虑主机功率、螺旋桨最佳转速、初始投资、油耗、质量及功率储备等因素进行主机选型分析,以确定主机型号;基于主机型号及船舶阻力,运用HydroC omp软件进行船机桨匹配终结设计,以获取螺旋桨桨径、螺旋桨平均螺距、螺旋桨盘面比及螺旋桨效率等主要参数;基于船级社规范进行轴系初步设计,以确定轴系轴径并最终完成该船方案设计研究。研究结果表明,该方案设计不仅满足设计任务书要求,还可据此确定主机型号、轴系和螺旋桨的基本参数,完成动力系统的报价,进行主机、轴系毛坯及螺旋桨等长周期零部件的订货。     

动力系统集成方案设计研究

根据某外贸船主推进动力系统任务书和船东要求,基于该船的设计参数,运用Ship Power、Nav Cad软件进行船舶阻力计算并进行比较,以获得船体有效功率曲线。再应用自主开发的动力模块设计平台软件,对该船的动力系统进行机桨匹配设计计算,获取主机推荐装机功率及螺旋桨最佳效率和最大航速等指标。通过设备选型,可最终确定动力系统设计方案。实践证明,该设计平台软件可方便的为船舶动力系统的集成设计提供参考和指导。     

客滚船附体水动力性能优化与模型试验验证

基于CFD数值模拟,从阻力、自航等方面对一艘10000吨级客滚船进行了附体水动力性能优化,并和模型试验进行了比较。首先采用自航数值模拟,优化客滚船的舵以及轴支架的攻角,获得了最佳的附体布置方案。然后采用CFD模拟获得该船带或不带附体时的阻力、螺旋桨敞水特性以及不同螺旋桨旋向时的收到功率。CFD模拟与模型试验比对分析表明,论文提供的方法能可靠地预报不同方案中的阻力、自航等变化趋势,为客滚船附体水动力性能优化提供了新思路。     

小型ROV螺旋桨水动力性能模拟分析

采用Gambit 2.4和Fluent 6.3软件对某小型ROV的螺旋桨的水动力学性能进行数值模拟计算。在计算过程中,运用MRF(多重坐标系)方法对螺旋桨在不同转速下的流场结构和水动力参数性能进行模拟分析,所得结果由于缺少精确的真实数据做定量对比,因此只与文献资料及相关计算公式做了定性分析。通过比较分析,所得结果与文献资料结果相吻合,这说明利用Fluent软件中的MFR方法对预报螺旋桨水动力性能是可行的,所得结果具有实用价值。     

“十”字形矢量推进系统的设计

介绍了“十”字形矢量推进系统设计，分析了自主水下航行器（autonomous underwater vehicle，AUV）航程的影响因素．采用低阻力、低能耗的Myring型对推进系统艉部线型进行设计，通过计算流体力学的方法求取航行阻力，在此基础上进行推进系统的设计．利用有限体积法模拟出不同航速下电机转速与推力、螺旋桨效率的关系，对求得数据进行分析，得到螺旋桨效率、阻力系数与航速的对应关系，为经济航速的选取提供参考．发现提高螺旋桨敞水效率或负载功率有利于提高AUV的经济航速，降低负载功率的同时提高低航速下的螺旋桨敞水效率是实现AUV长距离航行的关键．     

基于遗传算法的船舶推进系统船、机、桨匹配云平台设计

随着海上运输业的蓬勃发展,船舶的航行速度、吨位和功率不断增长,船机桨匹配越来越受到造船业的重视。船机桨之间的完美匹配有利于提高推进系统的功率和航行速度,降低船舶油耗,增加航行时间。本文在分析船舶航行过程中船体阻力特性和螺旋桨推进特性的基础上,设计船机桨匹配设计方案,建立合适的目标函数,并利用遗传算法进行船机桨参数优化计算。实验结果表明,遗传算法计算精度高,收敛速度快。     

破冰船推进功率与破冰能力的匹配性分析

为探索一套简便快捷用于分析破冰船推进功率与破冰能力匹配性的方法,利用ABS规范对4艘不同等级的破冰船进行最小推进功率计算,并以此为依据开展破冰工况螺旋桨设计.最后考虑船形状、船体参数、螺旋桨推力以及冰的物理性能,基于ЦайЛ.Г半经验破冰厚度公式估算了 4艘破冰船的破冰厚度,对比估算的破冰厚度与实船破冰能力之间的偏差＜30％.研究表明,本文探索的推进功率与破冰能力匹配性分析方法实际可行,可为破冰船设计者提供一定参考.     

机桨匹配初步设计软件实现方法研究

研究现有机桨匹配初步设计软件设计方法及其存在缺点,提出正确实现机桨匹配初步设计软件思路和实现方法.该方法从初步设计概念出发,搜索满足机桨匹配且效率最高的桨及对应主机,可用于绘制船舶一定航速下,定桨径不同转速及不同桨径最佳转速机桨匹配分析曲线.变换不同航速,还可得到完整的分析图谱.     

ROV近底行走装置水平面动力学建模及稳定性分析

针对深海管线埋设ROV底部行走装置——滑撬进行动力学建模与分析。分析滑撬运动过程中的受力,建立动力学模型,通过实验验证模型的适用性。根据5种典型的滑橇外形,制作缩尺度模型,进行泥池中的拖动实验,对实验数据进行分析和对比,选出最优滑橇外形。在ROV近底滑行状态下的三自由度动力学模型基础上,对稳定性进行分析,得出稳定性判据,结果表明合理的滑橇设计能够提高系统的运动稳定性。     

某型船用汽轮机本体模块化建模和仿真

针对船用蒸汽动力装置的基本原理,以某型船用汽轮机本体为对象,利用模块化建模理论建立了一类具有通用性的动态数学模型,给出了其在各种运行工况下的仿真结果,并进行相应的分析.通过对模型加减速动态过程的研究,并将仿真试验的结果和几种典型工况下对象的静态、动态实测值对比,证明模型具有较好的静态精确度和动态相应特性;同时较好的模拟了机组的故障特性,满足了模拟器的实际需求,为动力装置故障诊断提供了依据.模型具有较强的通用性,通过参数化过程可以方便地移植到不同容量、不同类型的机组上,在电站及动力系统仿真方面具有较好的实用性和指导作用.     

深水平台间海底电缆铺设中的ROV选型

海上油气田群中相邻较近的生产处理平台间一般都铺设有电缆，用于提供电力和通讯，较深水平台间电缆铺设一般采用动力定位船来铺设完成，ROV在铺设过程中提供水下支持。结合两个工程项目实例阐述了深水平台间海底电缆铺设的中所用ROV的类型给项目实施带来的利弊。     

柴-燃联合动力装置“船-机-桨”匹配特性

根据柴-燃联合动力装置各个部件之间的结构关系及系统热力循环方式,采用模块化建模思想,基于MATLAB/SIMULINK环境,建立了并车控制器、原动机、齿轮箱、离合器、轴系、螺旋桨等部件和系统仿真模型。以船速最优为原则将车钟手柄控制档位划分为十档,即将原动机输出功率由低到高划分为十档,在每个档位下利用系统稳态仿真,通过优化变距桨螺距比的方式,得出最高船速,并以此确定各个档位下的螺旋桨轴转速,获得了基于船-机-桨匹配的柴-燃联合动力装置稳态运行特性,为装置动态控制目标参数的确定提供了依据。     

无模型自适应控制算法在ROV定深控制中的仿真

将无模型自适应控制方法应用于ROV(Remote Operated Vehicle)定深控制当中。该控制方案的设计仅利用ROV的垂向推力输入数据和深度输出数据，用动态线性化时变模型替代ROV非线性系统模型，算法中不包含ROV模型及水动力参数信息。因此，解决了ROV因系统复杂，水动力参数难以确定所导致的控制器设计复杂度高，控制效果不理想的问题。为了便于仿真，本文建立含有补偿参数的ROV简化模型，模型仅用于产生系统的I/O数据，不参与控制器的设计。仿真结果表明，在ROV定深控制当中，无模型自适应控制(Model-free adaptive control，MFAC)比PID控制具有更强的抗扰能力。此外，在欠阻尼ROV系统中，基于偏格式动态线性化的无模型自适应控制(partial form dynamic linearization based Model-free adaptive control，PFDL-MFAC)方案相比于基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制(compact form dynamic linearization based Model-free adaptive control，CFDL-MFAC)方案具有更好的控制效果。     

重载情况下船舶及主机加速问题分析

针对目前一些船舶在恶劣海况下遇到的加速问题，以及通过转速禁区时间过长的问题，从螺旋桨匹配和主机内部设计两方面进行原因分析。围绕转速禁区功率裕度，结合相关案例，从轻螺旋桨裕度、转速禁区及MAN主机输出扭矩能力等方面入手，提出改进措施。     

ROV attitude control based on multi-motor cooperative propulsion北大核心CSCD

[目的]为了提高遥控水下航行器(ROV)在复杂水下环境中的姿态控制性能,开展多电机协同推进的ROV姿态控制研究。[方法]首先,针对多电机系统的结构和算法,分别提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合结构和一种新型非奇异终端滑模控制(SMC)算法,并设计一种新颖的基于多电机协同推进的ROV姿态控制方法;然后,建立ROV的运动学和动力学模型,开展推进器组推力建模分析、解耦简化ROV动力学模型研究;最后,设计一种ROV滑模姿态控制器。[结果]仿真结果表明,所提的结构和算法可提高多电机系统的抗干扰性、同步性和快速响应能力,进而提高ROV姿态控制系统的稳定性与鲁棒性。[结论]所提方法可为ROV姿态控制提供一种新的可用方案。     

Numerical analysis of the high skew propeller of an underwater vehicle

A numerical analysis based on the boundary element method (BEM) was presented for the hydrodynamic performance of a high skew propeller (HSP) which is employed by an underwater vehicle (UV). Since UVs operate at two different working conditions (surface and submerged conditions), the design of such a propeller is a cumbersome task. This is primarily due to the fact that the resistance forces as well as the vessel efficiency under these conditions are significantly different. Therefore, some factors are necessary for the design of the optimum propeller to utilize the power at the mentioned conditions. The design objectives of the optimum propeller are to obtain the highest possible thrust, minimum torque, and efficiency. In the current study, a 5-bladed HSP was chosen for running the UV. This propeller operated at the stern of the UV hull where the inflow velocity to the propeller was non-uniform. Some parameters of the propeller were predicted based on the UV geometrical hull and operating conditions. The computed results include the pressure distribution and the hydrodynamic characteristics of the HSP in open water conditions, and comparison of these results with those of the experimental data indicates good agreement. The propeller efficiency for both submerged and surface conditions was found to be 67% and 64%, respectively, which compared to conventional propellers is a significantly higher efficiency.