毂帽鳍的节能机理分析

应用计算流体力学方法(CFD),结合RNG湍流模型和动参考系计算模型(MRF),对普通桨和桨+毂帽鳍的敞水水动力性能进行计算,通过对毂帽鳍及螺旋桨叶片的受力情况进行研究,结合普通桨和桨+毂帽鳍2种情况的桨后尾流场分析,结果表明,桨后毂帽鳍上产生的推力和扭矩有限,桨+毂帽鳍的节能机理主要是利用毂帽鳍削弱了毂涡,改善了桨后流场周向速度,提高了前桨的推力,从而提高了效率。     

螺旋桨毂帽鳍节能性能的数值模拟

毂帽鳍作为一种新型的船用节能装置,合理地安排其在桨后的位置,能明显提升螺旋桨的推进效率,因此,有必要对毂帽鳍的节能效果进行研究。采用计算流体动力学方法,对毂帽鳍的敞水性能进行模拟。通过改变鳍叶在桨后的各个参数,分析其尾流的变化,以及各重要剖面处的压力分布等情况。模拟结果表明：鳍叶的不同安装角位置对桨的效率变化有明显的影响,而轴向位置的改变则对其效率的提高影响不大。通过观察尾流分布及压力分布图,可以直观地看出鳍叶的主要功效是产生与螺旋桨转向相同的扭矩,同时使尾流速度降低从而削弱乃至消除毂涡。     

螺旋桨毂帽鳍设计新方法

毂帽鳍是一种简单、有效并且经过实践检验的节能装置,目前应用十分广泛.在归纳已有的毂帽鳍设计方法基础上,提出了螺旋桨毂帽鳍设计新方法,给出一例设计结果,并与经验设计结果进行了对比.     

基于RANS法毂帽鳍节能性能参数匹配研究

数值剖析毂帽鳍节能装置作用机理,研究参数性能匹配问题,应用雷诺时均法处理数值粘性绕流场,建模阶段采用FORTRAN语言编制螺旋桨毂帽鳍型值点数据处理程序以便GAMBIT前处理软件进行接口,对标准B4-40螺旋桨进行数值验证和分析比较某特种螺旋桨不同叶数参数性能数值计算结果,进而研究毂帽鳍参数匹配问题,研究不同鳍叶直径和不同安装角对桨效率变化的影响,分析压力场和尾流场的变化状况,结果表明：大小合适的鳍叶直径和合理的安装角明显提高其推进效率,具有工程实用性。     

螺旋桨毂帽鳍节能装置的数值评估与试验研究

对螺旋桨毂帽鳍装置的节能效果采用粘流CFD数值模拟与模型试验的方法进行了评估.利用CFD数值工具对毂帽鳍的节能机理、螺旋桨与毂帽鳍的相互作用,以及雷诺数对节能效果评估的影响进行了详细研究.研究表明,在将桨毂、毂帽鳍和桨叶看作一个系统来考虑时,才能定量评估出节能效果.毂帽鳍对整个系统总推力影响很小,对总扭矩显著减小,从而效率增加.实型尺度雷诺数下毂帽鳍计算得到的节能效果更高,这间接证实了毂帽鳍实船节能效果可能比模型试验节能效果更显著.     

螺旋桨毂帽鳍参数定量设定的优化匹配研究

螺旋桨毂帽鳍是一种新型的推进器节能装置。针对DTMB P4119螺旋桨,将不同进速系数下的螺旋桨毂帽鳍的主要参数设定为统一的特定值,进行Fluent软件模拟计算。通过对比加载毂帽鳍前后螺旋桨的水动力性能可知,在不同进速系数下,加载参数设置相同值的螺旋桨毂帽鳍,可使螺旋桨效率提高约0.93%~2.86%。通过观察毂涡分布图可直观看出,桨毂处涡流减弱。结果表明,将毂帽鳍参数的特定值应用到DTMB P4119螺旋桨是可行的,可以提高螺旋桨效率,降低船舶能耗。     

伴流分布对螺旋桨毂帽鳍节能效果的影响

基于CFD模拟与分析,考察船尾伴流分布对螺旋桨毂帽鳍节能效果的影响,并对敞水条件下设计的毂帽鳍进行适伴流优化.采用StarCCM+软件,分别在均匀来流以及KCS船尾伴流中进行螺旋桨毂帽鳍水动力性能的RANS模拟,比较毂帽鳍在不同来流场中的节能效果,并对节能机理进行了分析.针对KCS船实尺度伴流场,通过鳍片螺距角的改变,...     

螺旋桨与毂帽鳍集成一体化优化设计方法研究

  目的  随着绿色船舶理念的兴起,船舶水动力节能技术逐渐成为研究的热点。为降低船舶航行中的能耗,  方法  采用上海交通大学万德成教授课题组自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,对毂帽鳍的水动力特性进行预报;为了更好地考察毂帽鳍与螺旋桨之间的相互影响,计算时分别考察毂帽鳍对桨叶、桨毂以及毂帽的影响。  结果  结果显示,桨毂和毂帽受毂帽鳍的影响较小,毂帽鳍可明显降低螺旋桨扭矩,但对推力的影响较小;进一步研究发现,雷诺数对毂帽鳍的节能特性具有较大影响且存在着一个临界值,当低于临界值时,随着雷诺数的增加,其节能效果会有较大的提升,而在达到临界值后,其节能效果基本保持不变,从侧面说明了在达到临界雷诺数的实尺度时,毂帽鳍会有更好的节能特性。  结论  研究充分证明采用naoe-FOAM-SJTU求解器研究毂帽鳍的节能特性可靠,可为更多种类的节能装置研究提供参考。     

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过 CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。     

Model and full scale CFD analysis of propeller boss cap fins (PBCF)

Computational fluid dynamics (CFD) analyses of propeller boss cap fins (PBCF) were carried out for two different propellers at model and full scale Reynolds numbers with two different inflow conditions. Computations corresponding to the reverse propeller open test (POT) experiment were confirmed to be in a good agreement with the measurement. The results of computations at different conditions have shown that increased Reynolds number and presence of hull wake both positively influence the effects of PBCF. Due to the combined effect of the Reynolds number and the wake, the gain in the propeller efficiency at the full scale condition was found to be significantly larger than that at the model test condition. The detailed investigation of the results suggested that the fin drag becomes smaller and the reduction of the boss drag becomes larger at the full scale condition. However, the predicted gain is still smaller than the values reported in the sea trial and logbook analysis. The remaining gap may be attributed to the difference in the estimated and actual wake distribution or to other factors such as interactions with hull and rudder, surface roughness, unsteadiness and hub vortex cavitation.     

船舶推进节能技术研究与进展

随着船舶燃油价格的上涨,船舶节能技术得到了广泛的关注,本文旨在介绍国内外船舶推进与节能方面的研究与进展。其中包括优秀船型的研究、开发附加流体水动力节能装置、新型高效推进器以及一些特殊船舶节能技术的研究。重点介绍了非对称尾船型、双尾鳍船型、可调距螺旋桨、对转螺旋桨、桨后自由旋转助推叶轮、舵附推力鳍以及一些特殊船舶推进节能装置的研究与应用等。     

毂帽鳍对调距桨推进效率影响的数值研究(英文)

Numerical simulation is investigated to disclose how propeller boss cap fins (PBCF) operate utilizing Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) method. In addition, exploration of the influencing mechanism of PBCF on the open water efficiency of one controllable-pitch propeller is analyzed through the open water characteristic curves, blade surface pressure distribution and hub streamline distribution. On this basis, the influence of parameters including airfoil profile, diameter, axial position of installation and circumferential installation angle on the open water efficiency of the controllable-pitch propeller is investigated. Numerical results show: for the controllable-pitch propeller, the thrust generated is at the optimum when the radius of boss cap fins is 1.5 times of propeller hub with an optimal installation position in the axial direction, and its optimal circumferential installation position is the midpoint of the extension line of the front and back ends of two adjacent propeller roots in the front of fin root. Under these optimal parameters, the gain of open water efficiency of the controllable-pitch propeller with different advance velocity coefficients is greater than 0.01, which accounts for approximately an increase of 1%-5% of open water efficiency.     

船舶节能途径及发展趋势综述

前几年的油价攀升以及日趋严格的温室气体排放限制使船舶节能技术得到前所未有的重视与投入。文章从船体减阻、附体节能装置、设备节能以及运营节能等方面介绍船舶节能的途径与效果,并指出节能方法的适用性问题;同时介绍船舶节能技术的未来发展趋势。最新的实例也证明对节能技术的投入获得了良好收益。     

船用螺旋桨及桨后发电机设计可行性研究

  目的  以概念船舶节能装置为研究对象,  方法  在船用螺旋桨后布置尾流发电机,利用螺旋桨的高速尾流推动发电机叶轮旋转,从而带动发电机组,将尾流能回收转化为电能,降低船舶的总体能耗。将螺旋桨及海流发电机视作组合推进器一体设计,采用涡格法分析桨的水动力性能,采用原创的改进叶素动量方法评估桨后处于高度非均匀流场中的发电机的性能。采用遗传算法设计最佳的海流发电机叶片几何,为某实船提供设计方案,并通过CFD方法验证方案的性能。  结果  经与原桨比较,结果显示：在进速系数不变的情况下,组合推进器的推力可提高约4%,但收到功率略有增加;如果调整转速,则组合推进器在推力略有损失的情况下可降低能耗3.43%。  结论  计算分析证明了该节能装置的可行性,可作为降速航行的替代方法。