上海船舶运输科学研究所开展“吊舱电力推进”水动力性能研究

近年来,全回转推进器（Azimuth Thruster）、吊舱推进器（POD）、对转吊舱组合推进系统（CRP-POD）已成为国外螺旋桨推进技术的最新发展趋势,国内在这一方面的研究尚在起步阶段。上海船研所航运技术交通行业重点实验室’自2008年底引进了2套毂罩式电力推进模型试验动力仪,建立了电力推进模型试验测试平台,率先在国内开展了“吊舱推进器（POD）”及“对转吊舱组合推进系统（CRP-POD）”船模试验研究,填补了国内在POD推进、尤其是CRP-POD推进方式模型水动力试验研究的空白。     

船舶艏侧推器推力减缩试验与数值计算研究

论文以艏侧推桨为研究对象,用研制的专用动力仪在循环水槽中对艏侧推器螺旋桨进行了敞水试验和带船模艏侧推器的水动力性能试验。采用有限体积法,通过求解非定常RANS方程对艏侧推器螺旋桨敞水以及艏侧推器槽道流场进行了数值模拟,得到了螺旋桨的敞水性征曲线和船舶不同迎流角下艏侧推器的推力系数。将艏侧推器螺旋桨敞水性征曲线以及艏侧推器推力系数结果与试验结果对比,对比结果表明数值模拟能够较好地计算艏侧推器的水动力性能。由于康达效应和桨之间干扰的存在,艏侧推器存在推力减缩,某些流向角下艏侧推器的推力减缩幅度超过20%;此外,数值模拟也给出了康达效应的流场细节。论文结论可作为艏侧推器设计的重要参考基础,对指导工程实践具有重要参考价值。     

Aframax油船自航性能的数值和试验研究（英文）

在船舶能效指数(EEDI)实施的工程背景下,本文对一艘实际营运的阿芙拉(Aframax)油船自航性能的数值和试验方法开展了研究。首先,在SSPA拖曳水池进行了阿芙拉船模的螺旋桨敞水试验、阻力试验和自航试验。其次,基于计算流体力学(CFD)理论和Star-CCM+软件平台建立了油船自航的数值模拟方法,在此基础上对Aframax船模自航性能进行了数值模拟。采用RANS方程和SST k-ω湍流模型模拟流场粘性,将流体体积函数法(VOF)用于追踪瞬时自由液面,此外,应用滑移网格技术来处理螺旋桨旋转问题。最后,通过与试验结果进行的对比验证了数值方法的有效性,并且对Aframax油船艉部进行了型线优化。对比结果可以发现,优化线型船模的推进功率降低了2.98%。     

几何相似模型推进性能的尺度效应及相关分析

本文通过五艘几何相似船模的常规阻力试验、螺旋桨模型敞水试验、自航试验以及其中三艘船模的伴流场测量,分析研究了五艘船模的阻力、螺旋桨敞水性能及自航要素间的尺度效应问题。探讨了自航要素尺度效应的缘由。取得了伴流分布尺度效应较满意的结果。并用各种相关方法同相应的实船试航资料进行相关分析,明确了采用不同相关方法对阻力及各自航要素的影响。     

螺旋桨纵向位置对推进性能的影响

本文通过三艘单桨船模自航试验,探讨了螺旋桨纵向位置对推进性能的影响。研究结果表明,适当地选择螺旋桨的纵向位置,可以改善其与船尾和舵之间的配合.收到较好的节能效果。一般说来,螺旋桨后移对提高推进效率是有利的。     

简易导管螺旋桨

近几年来,上海交通大学船模试验池对简易导管螺旋桨进行了多种方案的系列试验研究。本文主要介绍其中性能比较优秀的两组简易导管螺旋桨,即JD75导管+Ka4-70螺旋桨系列和JD7704导管+Ka4-70螺旋桨系列,前者是适用于改善操纵性能的转动导管,后者是改善后退性能的简易导管。文中除给出两组导管螺旋桨的敞水特性曲线外,还给出了通常沿用的(1/2)B_p～δ设计图谱和相应于最佳状态的简易图谱。 并与国外有关导管螺旋桨性能进行了比较。 JD7704的试验结果还表明:发展一种正倒车性能兼优的导管螺旋桨是有可能的。     

18万吨散货船模的水池试验和设计计算

文章针对一艘18万吨散货船,进行了包括船模阻力试验、螺旋桨敞水试验、船模自航试验在内的水池试验,并进行了设计阶段的EEDI计算与验证。根据试验结果对设计吃水状态下的艉部螺旋桨前置导流装置的节能效果进行了评估。结果显示该船满足EEDI要求,导流装置节能效果明显。     

驱逐舰操纵性预报

本文用船体、螺旋桨、舵“组合型”数学模型,对一艘驱逐舰船模的操纵性进行了预报。船体的水动力导数和船体、螺旋桨、舵相互之间的流体动力干扰是用船模斜拖试验和旋臂试验确定的。预报采用进退、横漂、首摇和横摇四个自由度的方程,考虑了横摇对水平面运动的耦合影响。计算结果与自航船模试验结果进行了比较。符合情况良好。     

低速作业工况船模拖带自航试验

针对多工况船舶低速作业工况下的螺旋桨设计及拖力预报问题,在船模拖带自航试验及实船拖力预报一般方法的基础上,提出拖带自航试验应采取固定航速变拖力的方式进行,以考虑不同拖力对螺旋桨负荷及推进因子的影响。以一艘拖网渔船为例,分别采用常规方法及所提出方法进行拖带自航试验及实船拖力预报并进行比较,分析拖力大小对推进因子的影响规律。结果表明,拖航工况下推进因子随船模拖力变化而变化,采用所提出拖带自航试验方法可更真实地模拟实船低速作业工况下的螺旋桨负荷,且预报实船拖力更为方便和直观。     

船模螺旋桨控制系统的设计与实现

船模螺旋桨控制系统是为实船动力定位系统进行船模水池试验提供的动力驱动控制系统.为了满足测试环境、控制精度和响应速度的要求,船模螺旋桨控制系统采用西门子新推出的S7-1200 PLC控制器和V80伺服驱动器组合.通过测试和验证,该控制系统满足实船动力定位系统船模测试的控制要求,达到了预期目标,取得了良好的效果.此外,结合项目详细说明了如何应用S7-1200PLC进行控制系统的设计.     

上海船研所循环水槽

本文介绍了我所新建的循环水槽概况及其观测段水速分布均匀度、流速稳定度、流向偏差及自由表面平滑度等基本性能,简要阐明了该水槽选择水平型式与观测段主尺度等理由及设计思想,给出了水槽中进行的船模流线观察、螺旋桨敞水试验和船模阻力等初步试验结果。试验结果表明,该水槽的各项性能指标良好,与国内外同类型的水槽相比,具有一定特色。     

浅水急流机动驳新船型不同水深试验研究

根据乌江现有航道条件、在多方案技术经济论证和大量的机动驳模型试验研究的基础上，提出了具有上滩能力强、下水操纵性能好的适合乌江浅水急流航区的新一代水滴形双尾机动驳船型及船舶主尺度；对该船做了深水船舶快速性试验，并分别进行了不同水深吃水比和不同水深的船模浅水阻力试验、螺旋桨敞水试验及船模自航试验，探讨了不同水地浅水充航区机动驳船型快速性能的影响。     

JDC 3-50可调螺距螺旋桨

近年来交大船模试验池发展了一种JDC三叶调距桨系列,该系列包括盘面比为0.35、0.50及0.65三组螺旋桨。本文介绍JDC 3-50螺旋桨系列的试验结果。试验数据用回归分析法由DJS-6电子计算机进行整理,文中给出了多项式的回归系数,常用的(1/2)B_p～δ图谱和静态水动力矩性征曲线,此外还给出了简易设计图谱和初始螺距比时的离心力矩系数。 与国外几个螺旋桨系列性能比较表明,JDC 3-50系列的敞水性能是比较理想的。     

大型循环水槽吊舱推进器空泡性能试验研究

文章介绍了大型循环水槽实验室利用全附体船模进行了RORO吊舱推进器空泡性能试验研究情况及相应吊舱推进器空泡试验方法,并与Marin试验结果进行了比较。试验结果表明:在相同模型与试验工况下,吊舱推进器螺旋桨叶片上空泡形态及空泡诱导的船体脉动压力与国外Marin试验结果相当。     

船舶尾部流动与多个螺旋桨相互干扰的数值模拟

本文使用RANS方程，K－ε模型和螺旋桨升力面理论，通过力场模型将船舶尾部流动计算程序和螺旋桨性能预报计算程序耦合，用数值方法模拟了由多个螺旋桨驱动的船舶尾部流动的复杂结构和形态，初步探索了船尾流动与多个旋转螺旋桨之间的强烈相互作用。一个带四桨的船模作为数值例子。给出了计算结果并作了定性和定量的分析，与可用的试验结果作了比较，较为吻合。     

双桨双舵船模系列斜拖试验研究

本文发表了5条双桨双舵船模的斜拖试验结果。船模系统地改变长宽比、长吃水比和肥满系数。试验分船体带螺旋桨、舵和不带桨、舵两种情况。试验时改变船模的航速、漂角、横倾角和舵角。详细测定了船体、螺旋桨和舵所受的水动力以及船体下沉、纵倾随航速和漂角的变化,确定了船体的水动力(和力矩)系数及船、桨、舵相互之间的流体动力干扰,分析了主尺度、船形系数、航速、横倾角与水动力系数的关系。     

船模自航试验数值模拟研究

基于SHIPFLOW软件,对螺旋桨敞水试验、船舶阻力试验和自航试验进行数值模拟,并依据试验结果验证。发现数值模拟能够较好地预报螺旋桨的推力系数、扭矩系数、船模的阻力系数和自航因子及推进效率,为船舶的线型设计和螺旋桨设计提供有效的数值参考。     

吊舱式CRP推进器水动力性能数值模拟

建立吊舱式CRP推进器数值模型,结合RANS方程和SSTk-ω湍流模型,运用滑移网格方法对吊舱式CRP推进器在均匀流场中水动力性能进行非定常数值预报。将数值预报所得的敞水性能结果与在真实空泡水洞内利用吊舱动力仪及长轴动力仪对吊舱式CRP推进器进行敞水试验得到的试验数据进行比较;同时得到了吊舱式CRP推进器前后桨叶面及叶背压力系数分布与前后桨及吊舱的非定常性能,将计算结果和不附带吊舱相同对转桨计算结果进行比较分析。结果表明,本文所用数值计算方法对吊舱式CRP推进器水动力性能的预报具有较高的可信度,能达到工程应用的要求。     

散货船的压载性能

根据不同纵倾的船模试验，讨论了散货船在轻载吃水时的静水性能以及船首部形状，特别是球首的影响。螺旋桨的设计在静水中的浸深作了探讨。压载工况下的非人为失速，特别是由于风力作用的失速作了研究。人为的失速可能因轻载吃水时的砰击和螺旋桨的出水所致。最后，提出了一些改善散货船压载工况时的经济性能的建议。     

小水线面双体船螺旋桨脉动压力预报方法研究

小水线面双体船(SWATH)因其优异的耐波性能成为当前重要的高性能船舶之一。针对某SWATH试验船,分别采用经验公式估算方法、CFD数值计算方法和船模试验测试方法对其螺旋桨脉动压力进行了预报分析。结果表明,SWATH船在无空泡状态下螺旋桨脉动压力整体较小,在早期设计阶段可以用常用的经验公式进行初步估算;CFD数值计算方法能满足实际工程需要,为SWATH船螺旋桨脉动压力计算和艉部振动控制提供了参考。