泥沙颗粒对UHMWPE材料水润滑性能的影响规律

为研究船舶水润滑尾轴承材料超高分子量聚乙烯（UHMWPE）在含沙水质下的摩擦学性能,利用 CBZ-1摩擦磨损试验机进行试验。结果表明：在水润滑条件下,泥沙对试验材料的摩擦学性能有很大的影响,并且泥沙浓度对材料摩擦性能的影响大于泥沙粒度;材料的摩擦性能随着泥沙浓度的增加逐渐下降;泥沙粒度影响着摩擦副间的切应力和沙粒进入摩擦副间隙的难易程度。在泥沙粒度48μm/浓度1.2%的环境下,材料具有更加恶劣的摩擦学性能。适当提高滑动速度会加强摩擦副的润滑性能,但过高的速度会使泥沙颗粒严重破坏磨损表面;材料的摩擦性能随载荷的增大而逐渐恶化,在高载工况下的磨损机制主要是磨粒磨损和黏着磨损。     

一种新型尾滑道式船载小艇收放系统

作为一种新型的尾滑道式船载小艇收放系统,除了兼顾国内其他滑道系统的优点之外,其独创性地采用自动捕捉挂钩的操作形式。在回收小艇时,小艇以一定的航速冲上尾滑道后,捕捉横杆自动捕捉小艇艇钩,并由牵引装置将其牵引至存放位置。实船证明,该收放系统减少了回收时间,提高了高海况回收时的安全性。     

一种新型尾滑道式船载小艇收放系统可行性研究

作为一种新型的尾滑道式船载小艇收放系统,在回收小艇时,小艇需要以一定的航速冲上尾滑道。回收能否成功除了受制于驾驶员操作水平等主观因素,还与滑道的涉水深度、小艇与母船尾滑道的运动响应等客观条件有关。本文利用切片理论计算了小艇与母船尾滑道的运动响应,并对3级及4级海况下回收小艇的可行性进行了分析。     

尾压浪板升力研究及其对WPC耐波性的影响

尾压浪板出现近半个世纪,较好改善了船舶性能。尾压浪板受到方尾、自由液面及鸡尾流的影响,其水动力性能极其复杂。目前大多数资料是试验探索而无理论方面的研究。采用势流理论,考虑方尾、自由液面及鸡尾流的影响,对尾压浪板升力系数斜率和零升力攻角进行研究,推导的公式和试验结果吻合良好。试验和计算表明:升力中心在船体上,升力系数斜率随Fr增加而减小,Fr0.5左右趋于稳定;零升力攻角随Fr增加而减小,对升力系数影响较大,低速可达-19°,高速可达-6°。研究结果用于穿浪双体船(WPC)耐波性研究,尾压浪板对垂荡几乎没有影响,可减少纵摇约10%。     

排水型舰船加装尾板实船试验研究

尾板是一种加工和安装简单的节能装置,为了验证尾板节能的效果,在某舰上进行了未装尾板和加装尾板的实船对比试验,试验结果表明,加装尾板对某舰的快速性能有较大的改善,在相同主机功率时,巡航速度和高航速时分别比未装尾板时提高了0.97kns和0.78kns,在相同巡航速度和高航速时节能分别为16.7%和12.7%.加装尾板对操纵性和尾部振动没有影响或略有改善.此外,加装尾板后,每年可节约140吨燃油,节约40万元的燃油费用,估计在一年内就可回收尾板加工和安装的投资.     

变工况下船舶艉轴机械密封端面温度场数值分析

以变工况下的船舶艉轴机械密封环为研究对象,采用整体接触耦合法对其进行了热力耦合作用下的温度场有限元计算,重点介绍了船舶艉轴密封环稳态温度场数学计算模型和热流密度载荷的施加思路,依据接触表面的温度连续性条件对变工况时密封端面的接触状况及温度变化趋势进行了分析.结果表明:转速、海水压力以及载荷系数都是引起端面温升的重要原因,各工况下静、动环接触区温度相同,非接触区静环端面温度高于动环,且在热力耦合作用下,密封端面发生锥形变形,呈现开口间隙.     

水下航行体降噪艉翼填角的数值模拟与试验研究

为降低水下航行体噪声,研究了艉翼填角的降噪效果。分析了水下航行体艉翼接合部马蹄涡影响螺旋桨伴流场的特征,认为马蹄涡对水下航行体噪声产生了不利影响。针对某无人水下航行体(UUV)设计了一种艉翼填角,运用CFD方法对该艉翼填角优化螺旋桨伴流场的效果进行了数值模拟,结果显示伴流场轴向速度的周向不均匀度系数下降35%-62%。将艉翼填角应用于该UUV,开展航行辐射噪声测量试验,结果显示艉翼填角使UUV航行噪声总声源级降低3.4 d B,尤其对低频噪声抑制较好。     

基于MQ插值的变形网格在船舶阻力预报中的应用

在非结构切分网格的框架下,发展了一种基于Multi-Quadric插值的变形网格技术,结合CFD软件STAR-CCM+,采用SST湍流模型,并以VOF法进行自由液面的追踪,将该变形网格技术应用于带附体穿浪双体船的阻力预报中。分别以网格的拉伸变形和斜率变形实现了阻流板和尾楔的边界运动,计算了阻流板高度为4 mm、6 mm和8 mm以及尾楔角度为5°、10°和15°时的工况。计算结果表明,变形网格方法与固定网格方法取得了相同的精度;同试验值相比,在不同工况下变形网格最大平均误差约为6.67%,验证了其可行性。但是,相比于固定网格方法,变形网格方法的计算时耗最大可减少40%,因此采用该变形网格方法可极大地提高带可变形附体的船舶的阻力预报效率。     

一种适用于陡波条件下研究半潜平台周围波浪非线性爬升效应的计算方法

陡波条件下波浪沿柱体的非线性爬升效应一直是水动力学研究的热点问题,并成为半潜平台气隙预报的一个重要方面.文章基于N-S方程和连续性方程建立了三维数值波浪水槽,采用类似于深水试验池的摇板造波方式生成波浪.详细研究了多种网格划分形式,并与试验测量值进行对比,确定了最优的网格划分方案,同时保证了数值方法的可行性.随后,在该数值水槽内对半潜平台周围波浪爬升效应进行了数值模拟.整个流域采用分块耦合网格划分技术,全部生成六面体结构化网格,提高了迭代运算的速度和求解的精度,并可捕捉到更为光顺的自由液面.结果表明,该方法能够对平台周围的波面分布进行详细的数值模拟,并预报出波浪非线性较强的区域,为模型试验前确定浪高仪的安装位置提供了重要依据.计算得到的波面分布和模型试验相似,进一步证明了该数值方法模拟波浪绕射和爬升等现象是可行的.此外,文中还从物理现象上模拟并分析了波浪沿立柱的绕射和爬升过程,可为今后进一步研究波物之间的非线性相互作用提供参考.     

基于流固耦合的桨轴系统横向振动特性研究

随着大型化、高速化船舶的发展,桨轴系统的工作负荷加重,尺寸增大,尾轴承的润滑状态会改变轴系的支撑特性,而对支撑系统敏感的横向振动也就更容易受到影响。以某实验室长轴系为研究对象,建立尾轴承实体模型,采用多点支撑,建立水润滑轴承的润滑特性模型,计算基于流固耦合的轴系横向振动特性,并与传统单点支撑的轴系横向振动计算进行对比。结果表明,基于流固耦合的轴系模型更能反映出真实的轴系振动特性。