不同叶梢结构的螺旋桨研究动态

作者综述了２０年来国内外研究的不同叶结构的船用螺旋桨，主要型式有叶梢收缩与承载螺肇桨（ＣＬＴ），叶梢带小翼的螺旋桨，叶梢向匠Ｋａｐｐｅｒ螺旋桨，叶梢端权偏移的旋旋桨和“Ｔ”型呆梢端板螺肇桨等，文中介绍了这些新型螺旋桨的性能和应用情况。     

基于滑移网格的带螺旋桨艇体尾流场数值分析方法

采用雷诺平均N-S方程对艇后螺旋桨的粘性流场进行整体仿真计算,使用SSTκ-ω湍流模型进行方程组的封闭。为了研究带螺旋桨的艇尾部流动状况,采用滑移网格的处理方案。比较了带桨与不带桨情况下尾部流场的变化。仿真结果表明,应用滑移网格技术可以为艇后螺旋桨和潜艇整体流场的研究提供一种实用可靠的方法。     

某艇船机桨匹配的技术途径

本文根据某艇对快速性的要求，在满足有关标准规范要求的前提下，通过研究分析多桨艇旋桨负荷分配特性，提出了控制螺旋桨负荷分配的技术途径，并应用于实艇的设计中，有效地实现了船机桨良好匹配。     

艇桨一体的螺旋桨激振力和水动力噪声数值预报

[目的]螺旋桨噪声和水动力噪声是潜艇噪声控制的重点和难点,因此有必要开展艇桨一体的螺旋桨激振力和水动力噪声预报研究。[方法]以SUBOFF潜艇和DTMB 4383桨为计算对象,结合大涡模拟湍流模型和无限元方法,分析潜艇非均匀伴流场中螺旋桨激振力的变化规律,以及螺旋桨对潜艇表面压力场的影响。采用ACTRAN声学计算软件对艇桨一体的水动力噪声性能进行数值预报。[结果]计算结果表明:螺旋桨激振力的各个分量具有相同的脉动频率,脉动峰值以一阶叶频处为主,同时水平力脉动和垂直力脉动大于推力脉动;潜艇艏部、指挥台、艉翼及螺旋桨叶梢部位均存在局部高压区,这是水动力噪声的主要贡献点;艇桨一体的水动力噪声主要集中在低频段,随着频率的增加,其蝶形分布更加明显;与无桨全附体潜艇相比,带桨潜艇特征点的声压值急剧增加,对其辐射声场的影响较大。[结论]研究成果可为艇桨一体的螺旋桨设计提供参考建议。     

某高速艇匹配桨的研究设计

针对某高速艇的设计状态和实际吃水状态，进行了船、机、桨匹配状况的分析研究，探讨了高速过渡型艇的阻力和推进因子的估算方法，研究了MAU型螺旋桨在高速艇上应用的可行性；进行了船舶处于实际吃水状态下的匹配桨的研究设计，供今后批量建造此型船舶参考应用。     

舰船辐射噪声特征建模

介绍一种舰船辐射噪声1/3 Oct谱模型建立方法.通过分别对机械噪声、螺旋桨直接辐射噪声及桨轴激励艇体振动噪声的特征规律研究,建立了机械和螺旋桨的额定声压脉动谱模型及桨轴激励艇体响应函数模型.根据机械噪声和螺旋桨噪声同航速的变化关系,得到不同转速下的合成辐射噪声1/3 Oct谱.利用Matlab GUI编写舰船辐射噪声...     

不同工况下潜艇艇体-桨整体声辐射特性分析北大核心CSCD

[目的]旨在研究潜艇大侧斜螺旋桨在不同工况下的艇体-桨整体声辐射特性。[方法]以SUBOFF潜艇模型和七叶大侧斜螺旋桨为研究对象,采用大涡模拟(LES)和声学有限元方法(FEM),以及使用Fluent流体计算软件和LMS Virtual.Lab声学仿真计算软件进行联合仿真计算。[结果]结果表明:在潜艇存在进速的工况下,其艏部、指挥室围壳、艉部方向舵和螺旋桨区域的速度压力分布变化最大,整体系统的噪声传播方向以艇体周向某一方向的声压级(SPL)最高,艉部方向舵次之;在潜艇不存在进速的工况下,整体系统的噪声与螺旋桨的旋转作用有关,且在440 Hz频率处存在峰值,超过其他工况下的声压级。[结论]潜艇的艏部、指挥室围壳和艉部方向舵区域是压力脉动的重点区域,与潜艇的进速密切相关;艇体-桨整体螺旋桨噪声在低频段也主要由上述3个区域产生,在中高频段螺旋桨区域开始对艇体-桨整体噪声产生作用,总的声压级随着频率的增加而逐渐升高。     

螺旋桨斜流试验装置

对于高速艇而言，需要研究其螺旋桨在斜流工况下的水动力性能，为此，七０八所在现有水筒试验设备的基础上，研制一套螺旋桨斜流试验装置，即可进行该试验，对桨在不同斜流下的空泡特性及剥蚀程度作出定性评估。     

侧斜变化对螺旋桨水动力及变形振动特性的影响

由于艇后伴流场的不均匀性,螺旋桨运转时,周期性变化的载荷与桨叶结构的耦合作用会使桨叶发生变形。基于ANSYS Workbench平台,利用ACT_Transient FSI技术,将Fluent结果直接转换导入有限元求解器来计算螺旋桨结构响应,从而实现艇后螺旋桨瞬态单向的耦合分析。以DTMB 4381,DTMB 4382和DTMB 4383桨为研究对象,对艇后螺旋桨的水动力特性及桨叶的变形等进行数值模拟。结果表明:随着螺旋桨侧斜角的增加,脉动推力振荡明显减弱,桨叶最大变形量增加,但桨叶振动明显减弱。     

浅水航道圆舭艇螺旋桨重载的分析

某圆舭艇在浅水航道中航行时,螺旋桨转速达不到设计转速,产生了螺旋桨重载现象。通过对"桨重"现象的原因分析,采取了合理的解决措施,达到了船东的设计要求。     

CLT螺旋桨改进船舶航行性能

１９８７年由西班牙辛斯坦玛公司推出一种效率高的尾流收缩叶梢有载螺旋桨一般可节约燃油１５％。对于大型船舶采用ＣＬＴ螺旋桨，其最佳直径较小，螺旋桨的重量惯量均相应减小，从而降低了制造成本。     

舷外机小艇螺旋桨的选配

舷外机小艇匹配的螺旋桨一般由发动机制造厂提供,每一机型有多种规格的螺旋桨供选用.船、机、桨的匹配对艇的操纵性、乘坐舒适性、航行时的快速性能、燃油经济性及发动机的使用寿命等各项性能指标都有重要影响.     

艇后大侧斜螺旋桨负载噪声数值分析

为研究艇后非均匀流场中大侧斜螺旋桨无空泡负载噪声的分布规律,文章采用“CFD+BEM”法,以SUBOFF潜艇后某大侧斜桨为研究对象,首先稳态计算均匀进流下螺旋桨敞水特性,模拟系数值与实验误差在3%以内,验证了CFD数值计算的可信性。然后采用大涡（LES）模拟,对“艇+桨”进行三维非定常数值模拟,计算得到桨表面声偶极子数据后,通过距离加权平均法映射到声网格节点上,将噪声源直接分布在桨叶表面上进行积分来预报螺旋桨的低频线谱噪声。采用边界元法基于扇声源理论通过FW-H声类比方程分别在1 kHz以内对桨盘面、轴向纵剖面及10倍桨半径球场的噪声进行频域求解。研究表明：桨盘面和轴向纵剖面上声指向均呈8字形,但受螺旋桨自身旋转及大侧斜的存在,指向性不唯一;球场声场显示,轴向声辐射面较大,声辐射强,径向辐射面小且辐射较弱;特征点的计算结果显示,高阶叶频声压级明显比一阶叶频低,这与物理现象相符,将特征点处结果与已发表文献进行对比,吻合性良好,并对存在的差异作出了合理的物理解释。该文为螺旋桨噪声预报介绍了一种可行的新方法。     

艇后大侧斜螺旋桨负载噪声数值分析（英文）

为研究艇后非均匀流场中大侧斜螺旋桨无空泡负载噪声的分布规律,文章采用"CFD+BEM"法,以SUBOFF潜艇后某大侧斜桨为研究对象,首先稳态计算均匀进流下螺旋桨敞水特性,模拟系数值与实验误差在3%以内,验证了CFD数值计算的可信性。然后采用大涡(LES)模拟,对"艇+桨"进行三维非定常数值模拟,计算得到桨表面声偶极子数据后,通过距离加权平均法映射到声网格节点上,将噪声源直接分布在桨叶表面上进行积分来预报螺旋桨的低频线谱噪声。采用边界元法基于扇声源理论通过FW-H声类比方程分别在1 k Hz以内对桨盘面、轴向纵剖面及10倍桨半径球场的噪声进行频域求解。研究表明:桨盘面和轴向纵剖面上声指向均呈8字形,但受螺旋桨自身旋转及大侧斜的存在,指向性不唯一;球场声场显示,轴向声辐射面较大,声辐射强,径向辐射面小且辐射较弱;特征点的计算结果显示,高阶叶频声压级明显比一阶叶频低,这与物理现象相符,将特征点处结果与已发表文献进行对比,吻合性良好,并对存在的差异作出了合理的物理解释。该文为螺旋桨噪声预报介绍了一种可行的新方法。     

非冻结模型冰-螺旋桨切削状态的试验研究

冰-螺旋桨的切削过程十分复杂，如何精确掌握冰桨作用模式和揭示冰桨作用机理对冰区螺旋桨理论研究和设计极其重要。本文介绍了利用冰桨切削试验平台开展的不同冰材料、螺旋桨尺度、切削深度、冰推送速度及螺旋桨转速时的冰桨切削试验研究，以及对螺旋桨冰载荷、遮蔽效应和冰桨作用模式进行的测量和分析。试验结果表明：通过高速摄像机对冰桨切削过程的捕捉证明了桨叶遮蔽效应的存在；相同切削深度时，螺旋桨尺度越大，桨叶受到的遮蔽效应越严重；冰桨切削深度越深，桨叶受到的遮蔽效应越严重，且螺旋桨中受到遮蔽效应的桨叶也越多；随着冰块推送速度的增加，模型冰的破坏模式由剪切断裂破坏逐渐向局部挤压破坏和剪切断裂破坏转变；极地船舶破冰航行过程中，可适当地提高螺旋桨转速，以减小螺旋桨受到的冰载荷，提高破冰能力。     

艇桨耦合状态螺旋桨水动力与噪声数值预报方法研究

本文给出了基于大涡模拟(LES)与Powell涡声理论的艇桨耦合状态螺旋桨水动力与噪声数值预报方法.首先描述了LES方法与Powell涡声理论及其声学远场解;然后利用LES结合滑移网格计算了AU5-65螺旋桨敞水工况的水动力,得到了推力系数、扭矩系数与敞水效率,给出了螺旋桨梢涡、叶根涡、毂涡的流动结构空间分布,又计算了SUBOFF潜艇带AU5-65螺旋桨自航工况水动力,获得了实效伴流分数、推力减额与相对旋转效率等自航因子,分析了螺旋桨在艇后旋转时的涡旋结构,并将敞水与自航水动力计算结果与试验结果进行了对比分析,验证了流动计算方法的可靠性;最后,在对流动声源数值计算的基础上,对敞水与自航工况下的螺旋桨噪声进行了数值预报,并与试验结果进行了对比分析,分析了声压谱谱型与幅值,辨识了艇桨耦合流动对于螺旋桨噪声的影响,验证了数值预报方法的适用性与可靠性.     

螺旋桨水动力对电力推进轴系校中特性的影响研究

船舶推进轴系的校中质量是影响其安全、稳定和可持续运行的主要因素之一。现阶段用于指导工程实践的轴系校中方法大多为静态校中，如按直线校中、合理校中、轴承位置双向优化校中等。而动态校中尚处于理论研究阶段，鲜有人研究在船舶运行过程中螺旋桨水动力对轴系校中状态参数的影响。本文以某电力推进轴系为对象，通过建立该艇的桨-轴-艇体及其周围水域的三维模型，计算该艇在额定工况下运行时的螺旋桨水动力，并对比研究分析水动力对该轴系校中状态参数的影响。研究结果可为预测轴系运行动态参数和后续的轴系优化改型提供一定的参考。     

Activities of Propulsion Design and Cavitation Test for Merchant Ships in CSSRC

文章介绍了过去10年间在中国船舶科学研究中心(CSSRC)进行的商用船舶螺旋桨设计和空泡、脉动压力试验方法及应用;介绍了利用试验手段解决实船螺旋桨出现的空泡剥蚀、螺旋桨空泡引起的船体剧烈振动等工程问题的方法;以及船舶节能装置的设计、试验方法及应用等;同时还介绍了用于高速艇的半浸桨及控制系统的设计及应用.     

浅析深隧道螺旋桨的设计原理

本文利用螺旋桨理论分析隧道中螺旋桨的举水过程，经过数学推导，导出螺旋桨，隧道和船舶吃水之间的关系式；在流体力学基础上，分析桨前隧道中水流的压力场和速度场，导出桨前隧道主要纵剖线和横线型的设计原则，通过对螺旋桨尾流速度场的简要分析，导出桨后隧道部分的设计原理。     

考虑船体声散射效应的螺旋桨噪声频域预报（英文）

为了分析船体散射效应对船尾螺旋桨声场的影响,结合点源模型和边界元方法提出任意边界条件下螺旋桨噪声的频域预报方法,该方法可以分别计算螺旋桨的入射声场和船体散射声场,定量评估船体的声散射效应。文中以5415船型和大侧斜螺旋桨为对象,首先基于计算流体力学模拟“艇+桨”的瞬态流场特征,然后考虑船体的声散射效应,计算分析螺旋桨的声场特征。结果表明：螺旋桨的散射声场与入射声场存在较大差异,考虑船体声散射效应后,螺旋桨声压低于入射声压,且其影响不可忽略。