B型图谱桨参数化建模与水动力分析

螺旋桨是水下设备推进系统中的核心零件，图谱桨是螺旋桨中的一种，其下又细分为B型、Ka型、AU型、MAU型等。其中，B型图谱桨的桨叶截面形状为翼型，相对其它桨型效率较高。在对经典的图谱和B型图谱桨参数研究比较之后，基于PropCad对B型图谱桨进行了优化设计，导入SolidWorks生成三维模型实现了参数化建模，模型是盘面比为35%的三叶B型图谱桨。通过ICEM CFD对三维模型进行了网格划分,网格分为流动域、旋转域两部分。在Fluent中利用MRF模型进行数值仿真计算，模型设置为RNG k-epsilon模型，将仿真计算的结果与螺旋桨水下实际应用效果进行了对比。仿真结果和实际效果一致，证明了此建模方法的准确性、可靠性，同时也证明了此螺旋桨实际应用时水动力性能优越。     

舰船配电自动化系统防雷计算的参数研究

针对传统防雷计算参数获取方法绕击防雷性能较差的问题,设计一种舰船配电自动化系统中防雷计算的参数获取方法,获取舰船配电自动化系统避雷器的相关参数及其伏安特征曲线,利用其特征曲线构建舰船配电自动化系统避雷器的模拟模型,根据避雷器模拟模型对舰配电自动化系统的防雷计算算法进行设计,也就是对舰配电自动化系统的防雷接地电阻进行计算,通过该防雷计算算法实现舰船配电自动化系统防雷计算参数的获取。为了证明舰船配电自动化系统防雷计算参数获取方法的绕击防雷性能较强,将传统防雷计算参数获取方法与该获取方法进行对比实验,实验结果证明该获取方法的绕击防雷性能优于传统防雷计算参数获取方法,实现了绕击防雷性能的提升。     

船舶柴油机缸套冷却水系统动态特性建模与仿真

提出一种简单、可靠的船舶柴油机缸套冷却水系统建模与仿真分析方法,利用阶跃响应法获取现场试验数据,采用"两点法"得出模型参数,在MATLAB软件环境下,采用"曲线拟合法"对模型参数进行修正,实现系统动态特性建模。对模型进行了仿真分析与实验结果比较,表明模型是可信的。     

基于参数化的螺旋桨建模及敞水性能分析

针对传统螺旋桨建模过程复杂以及工作量大的问题,提出一种基于参数化的螺旋桨建模方法。以AU型图谱桨为例,利用Prop Cad对该螺旋桨进行参数化设计,并导入Solid Works三维建模软件;利用FLUENT模拟不同参数下螺旋桨模型的推力系数、力矩系数和敞水效率;将仿真结果与回归公式计算结果进行对比,验证该方法的可行性。结果表明：基于参数化的螺旋桨建模与回归公式计算得到的单桨敞水性能基本保持一致;通过对比计算不同进速系数的推力系数、力矩系数和敞水效率可得相对误差为1.27%、2.07%和2.94%。最后,利用仿真进一步验证了该方法的可行性。     

一种考虑传热现象的船用压气机等熵效率分区域建模方法

为提升全任务轮机模拟器中主柴油机的动态仿真精度,提出一种考虑传热现象的压气机等熵效率分区域建模方法。对压气机性能图谱中的等熵效率数据进行传热校正,对一种广泛应用的压气机等熵效率模型进行改进,利用性能图谱中已有的等转速线将"比焓变-质量流量"平面划分为若干个区域,采用各区域上下限等转速线对应的样本数据将模型参数化。仿真结果表明:相比原模型,分区域等熵效率模型的预测精度有所提升,校正之后的决定系数由0.967 5增大至0.985 8,最大绝对相对误差由6.796 7%下降至2.553 5%,平均绝对百分误差由0.903 8%下降至0.642 8%;分区域等熵效率模型能较为合理、稳健地外推至非设计工况区域,向高转速区域外推时的平均绝对百分误差仅为0.842 2%,向低转速区域外推时为2.031 8%。考虑到分区域等熵效率模型的结构紧凑、计算速度快,同时能给出令人满意的预测精度和外推能力,可将其应用于基于模型的控制和故障诊断等研究领域中。     

用数值模拟研究转速变化对喷水推进轴流泵性能的影响

轴流泵作为喷水推进器的核心部件具有推进效率高、抗空化能力强、噪声低等优点.为实现喷水推进轴流泵的三维模型自动生成,以FORTRAN为编程语言,完成了轴流泵叶轮的参数化自动建模.运用计算流体动力学CFD软件--FLUENT基于标准κ-ε紊流模型及SIMPLE算法对020Q84喷水推进轴流泵内部流场及其运行特性进行了三维数值模拟,研究和分析叶轮转速变化对轴流泵性能的影响.     

叶顶间隙对高压比离心压气机性能的影响机理

为了研究高压比离心压气机叶顶间隙流动损失的产生机理,建立了18个不同叶顶间隙的压气机叶轮模型,采用数值方法对其进行流场求解计算,对比分析有叶顶间隙与无叶顶间隙下压气机叶轮流道内的流场特性,进行不同叶顶间隙下叶轮流动的对比研究.结果表明:在设计转速与流量下,等熵效率与压比随叶顶间隙比率的增加而近似线性减小;叶轮流道内产生的泄漏涡与主叶片前缘激波相互作用造成有叶顶间隙下的流动损失,高速流体与机匣壁面作用产生的壁面涡与主、辅叶片前缘的激波共同造成了无叶顶间隙下的流动损失;随着叶顶间隙的不断增加,泄漏涡与激波相互作用产生的影响力不断向下游移动,导致压气机性能的不断降低.     

恒温热源条件下实际回热式布雷顿循环的功率密度特性

用有限时间热力学方法分析恒温热源条件下实际回热式布畦顿循环的功率密度特性，计入工质与高，低温侧换热器的热阻损失，压气机，涡轮机的不可逆压缩和膨胀损失，以及管路系统中的压力损失，导出了功率密度与压比间的解析式，并通过数值计算将对应于最大功率密度时的一些参数与对应于最大功率时的同样参数进行了比较。     

船舶压载水系统自清滤器水力驱动叶轮的设计

结合船舶压载水管理系统自清滤器,采用升力法设计理论,对无动力自清滤器的轴流式水力驱动叶轮进行了设计。详细介绍了升力法设计叶轮的理论依据和计算步骤,包括叶轮外形参数轮毂比和叶片数的选择,以及叶片截面参数叶栅稠密度、叶片厚度等的选择计算。通过Solidworks软件对所设计的叶轮进行了三维实体建模,并导入到Fluent软件中进行数值模拟与简单的水力性能分析。     

基于CFD的直翼推进器水动力性能研究及参数影响分析

本文在直翼推进器工作原理分析的基础上,以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象,利用CFD方法进行了建模与仿真,对该型直翼推进器流场特性、敞水性能、桨叶载荷等水动力特性进行了研究,并对不同桨叶结构参数对推进性能的影响进行了比较分析,可为直翼推进器水动力性能预报、桨叶及推进器机构设计与优化提供有效支持.     

喷水推进轴流泵的自动建模与数值模拟

作为喷水推进器的核心部件,轴流泵具有推进效率高、抗空化(汽蚀)能力强、噪声低等优点.为实现喷水推进轴流泵的三维模型自动生成,以FORTRAN为编程语言,完成了轴流泵叶轮的参数化自动建模.本文运用计算流体动力学CFD软件--FLUENT基于雷诺N-S方程和标准k-ε紊流模型及SIMPLE算法对该泵内部流场及相应运行特性进行了三维数值模拟,并基于模拟结果对其水力性能进行了预测,计算结果与实验结果吻合良好.该工作为喷水推进轴流泵的水力设计及性能改进提供了参考.     

4190Z_LC船用柴油机工作过程仿真与整机性能优化研究

利用AVL BOOST软件建立了4190ZLC船用四冲程柴油机的仿真模型,并对柴油机进行了额定工况下的实验;通过对比仿真计算和实验结果,验证了仿真模型的正确性。利用建立的AVL BOOST仿真模型,研究了压缩比、燃烧起始角和配气相位对柴油机性能的影响;针对柴油机的输出功率,以气缸内最高爆发压力为约束条件、以油耗为优化目标,进行柴油机的优化计算,结果表明:优化后柴油机的性能有一定的提高。     

二甲基醚发动机热力循环模拟与参数分析

用零维热力学模型模拟计算二甲基醚发动机的燃烧放热率，将模拟计算结果与实验结果进行对比，两者数据吻合；在对三种热力学模型的预测结果进行对比分析的基础上，选取与实验值吻合最好的Watson模型对相同结构和运行参数的DME发动机与柴油机进行计算对比，结果符合理论分析与实验观察；说明零维模型不仅适用于柴油机的性能预测分析，亦适用于DME发动机运行参数的预测。     

液氮绕水翼低温空化流数值模拟(英文)

为研究低温空化流场特性,考虑液氮的热力学参数和空化时两相间的能量交换,利用数值模拟方法对液氮绕水翼低温空化特性进行了分析。基于均质多相流模型,采用Zwart空化模型对液氮绕水翼低温空化流进行稳态计算,修正了Zwart空化模型中蒸发和冷凝系数,给出了水翼表面压力、温度及空化强度的分布。数值结果同采用Schneer-Sauer空化模型计算的结果进行了比较。水翼表面压力和温度的数值结果与Hord实验数据吻合较好,验证了数值模拟的有效性。     

Simulation of Liquid Nitrogen around Hydrofoil Cavitation Flow

为研究低温空化流场特性,考虑液氮的热力学参数和空化时两相间的能量交换,利用数值模拟方法对液氮绕水翼低温空化特性进行了分析.基于均质多相流模型,采用Zwart空化模型对液氮绕水翼低温空化流进行稳态计算,修正了Zwart空化模型中蒸发和冷凝系数,给出了水翼表面压力、温度及空化强度的分布.数值结果同采用Schneer-Sauer空化模型计算的结果进行了比较.水翼表面压力和温度的数值结果与Hord实验数据吻合较好,验证了数值模拟的有效性.     

后导叶对喷水推进轴流泵性能的影响

通过三维紊流数值计算和模型试验研究后导叶对轴流泵整体性能的影响.计算和泵试验表明,基于RNG k-ε紊流模型的定常流动分析能有效预测高效区内的泵特性.叶轮和导叶之间的轴向间隙为0.1 D时,后导叶对叶轮性能几乎没有影响,后导叶主要以对叶轮出口水流的旋转动能的回收和水力损失的形式对泵的特性产生影响.通过后导叶设计工况的选择,可适应不同的应用要求,实现叶轮和后导叶优化配置的目的.     

基于RBF-ANN GA的水下空化水射流喷嘴结构优化

为使空化水射流的性能满足船舶水下清洁的需求,对喷嘴结构进行优化,提出一种基于径向基函数（RBF）、人工神经网络（ANN）和遗传算法（GA）的水下空化水射流喷嘴结构优化方法。通过数值模拟计算设计参数（如入口段长度、收缩段长度、圆柱段长度、扩散段长度、入口半径、圆柱段半径、收缩角和扩散角等）与空化性能参数轴线最大蒸汽体积分数的关系,通过RBF-ANN对该关系进行预测,解决采用GA进行结构优化时个体适应度难以计算的问题。将该方法与传统的方法进行对比,结果表明,该方法能快速且稳定地计算个体的适应度,相比传统方法能更有效地提升喷嘴的空化性能。     

船用柴油机与涡轮增压系统匹配及性能研究

利用AVL BOOST软件建立了4190ZL C-2型船用中速四冲程增压柴油机的仿真模型,利用BOOST模型进行柴油机推进特性和负荷特性工况的计算,通过与实验数据对比,验证模型的正确性.利用BOOST软件对4190ZL C-2型船用中速柴油机与现有增压器联合运行规律进行研究,得到柴油机与涡轮增压器匹配特性.结果表明,4190ZLC-2型柴油机与压气机联合运行性能很好符合增压器匹配的要求.     

基于艏艉全参数建模及自航计算的线型优化

以一艘散货船为例,介绍基于艏艉全参数建模和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)自航计算的线型优化方法。对艏艉进行参数化建模与变换,通过CFD进行船体阻力计算和自航计算,最终优化得到满足总体性能和轮机布置要求且螺旋桨收到功率最小的船体参数化模型。     

基于数值试验的喷水推进轴流泵的一体化设计

在给定流量、转速和扬程的设计指标下,综合分析和选取决定叶轮水动力性能的主要几何参数,采用升力法进行喷水推进轴流泵叶轮的水力设计。然后运用CFD方法对所设计轴流泵在设计点水动力性能进行数值模拟,计算结果表明:水力效率和扬程均满足设计要求。此基础上计算得到了该泵的扬程-流量、功率-流量、效率-流量特性曲线,进一步验证设计的合理性。最后将在设计工况下计算得到的水动力载荷导入有限元分析软件进行叶轮应力分析,校核了设计工况下叶片强度;同时,对叶轮进行模态分析,结果显示:所设计叶片固有频率远离轴频、叶频,能很好地避开叶轮共振。