水动反冲击力及其应用

船艇迎浪前进时,在风浪冲击下,艏部会高高翘起、而后又在波谷中跌落,形成纵摇、拍击、颠簸、失速、航速下降、稳定安全性降低等缺点。为了克服这样的不良航态,必须在水动力流场中,造成克服这些弱点的水动力和相应的水动力矩沿船体合理分布。为此,提出设置不同于常规船艇的船底浸湿面外形,使之产生足够强大的水动反冲击力、水动升力及相应的水动航向稳定扶正力矩,确保船艇不偏离目标;凭借足够强大的的水动升力和相应的船艇纵向稳定扶正力矩,消除船艇的纵摇拍击;以相应的船体横向稳定扶正力矩来克服船艇的横摇摆动。最终确保船艇平稳高速地破浪前进。而在风浪中转弯时所激起的强大水动离心力、水动反冲击力、水动升力和相应的水动助回转力矩、水动抗船体向心倾覆扶正力矩又能使船艇以很小的回转半径高速、稳定、安全地在风浪中转弯。     

一种崭新的船舶运行原理

这是一项原理性的发明,已获得22个国家的发明专利.该发明提出一种特别的船体浸湿面外形布局,可在不改变原推进系统及其推进功率的情况下,大大提高船艇的性能:船艇前进时激起水动推进力、附加水动升力和相应的水动力矩,从而大幅度提高航速和航向、横向、纵向的安全稳定性;转弯时激起水动助回转力矩和抗船体横向向心倾覆力矩,使船艇可以很小的回转半径和横向倾侧,安全迅速地完成回转;迎浪前进时激起水动反冲击力、附加水动升力和相应的水动力矩,可以抗颠簸失速、纵摇拍击和横摇摆动,使船艇平稳高速地前进,平稳安全地完成回转.应用该原理建造的小型船艇的实航试验证明了其确实具有上述性能.     

水动推进力及其应用

考虑到三维效应和重力影响,提出研究设置导流槽的船底在水面滑行激起的流场以及作用在槽和船底浸湿面上的水动力。该导流槽的顶部曲面前低后高,对船底基面形成倾角。运用严谨的数学物理方法解决问题,求得描绘三维流场状况的解析函数．由此获得船艇前进时出现在槽顶部曲面上推船艇前进的水动推进力和向上的水动升力定量值的解析表述式。将船底浸湿面设计成设置导流槽的外形,建成实船试航,通过卫星跟踪的GPS系统实测获得的数据证明了水动推进力的存在,且它随着航速的提高而迅速增大,于是船速以及稳定性、安全性均得以犬,幅提高。实船设计时,可通过合理调整表述式中的物理参数,设计建造整体性能远优于常规船艇的实船。     

水动推进力及其应用

考虑到三维效应和重力影响,提出研究设置导流槽的船底在水面滑行激起的流场以及作用在槽和船底浸湿面上的水动力。该导流槽的顶部曲面前低后高,对船底基面形成倾角。运用严谨的数学物理方法解决问题,求得描绘三维流场状况的解析函数,由此获得船艇前进时出现在槽顶部曲面上推船艇前进的水动推进力和向上的水动升力定量值的解析表述式。将船底浸湿面设计成设置导流槽的外形,建成实船试航,通过卫星跟踪的GPS系统实测获得的数据证明了水动推进力的存在,且它随着航速的提高而迅速增大,于是船速以及稳定性、安全性均得以大幅提高。实船设计时,可通过合理调整表述式中的物理参数,设计建造整体性能远优于常规船艇的实船。     

水动浮力及其应用

物体在水下或自由表面的运动会激起水动浮力。人们希望通过找到水动浮力，用以克服排水型船舶水的阻力峰。本文经过研究并且找到了水动浮力，而且证明了解的唯一性。用水动浮力去部分、大部或全部取代阿基米德浮力承担船舶的总重量，将会减小吃水深度。因此，水的阻力峰能被克服而船速和整体性能能被大幅度提高。水动浮力的发现有重要的现实和深远的意义和影响。     

侧舵系统提高转舵力矩原理分析

对侧舵系统推船提高转船力矩原理进行分析，得出侧舵系统是通过改变导流管螺旋桨水流运动方向，使螺旋桨水动力Ｆ与桨轴线间存在一个夹角α，形成较大的横向分力Ｐ。该横向分力Ｐ构成一个远大于舵压力转船力矩的力矩，从而提高推船船船队舵效，改善操纵性。     

可调距螺旋桨转叶力矩的数值计算

通过对标准螺旋桨DTMB4119粘性流场的数值模拟验证了通过求解RANS方程模拟螺旋桨粘性流场方法的可信性。在此基础上求解某调距桨不同工况下水动力性能及水动转叶力矩。采用空间离散—数值积分的方法求解调距桨离心转叶力矩。调距桨转叶力矩的精确计算,为调距液压系统功率的选择和桨毂强度计算提供了必要和可信的基本外部载荷。     

新科技

船舶薄层气膜减阻技术交通部上海船稚运输科学研究所在研究水下平板上气泡膜规律的基础上,提出了船舶薄层气膜减阻技术,设计了船舶导流板形式的船底装置,借助于一只鼓风机向船底输入空气时,能有效地形成船底薄层气膜,从而使船底与水分离,减少船舶与水的接触面积,有效地降低船舶航行中的     

一种深水池进水口的整流方法

为优化某深水池进水口设计的造流效果,对该水池进水口的整流方法进行探讨。利用CFD技术,详细比较条形导流槽型进水口的多种理想配水方式,得出最佳配水方式为各导流槽均匀配水。在该进水口前端设计一套整流方法,整流措施包括建立收缩渠、增加整流板和增设整流挡板等。该方法显著提高该水池进水口的各导流槽配水均匀度。     

高压齿轮泵浮动侧板的动态平衡机理

针对高压齿轮泵浮动侧板磨损问题,在解析齿轮泵内部流场的基础上重点研究了浮动侧板反推力作用点变化规律和导致侧板产生倾覆力矩的关键因素。以某型号高压大排量齿轮泵为模型,运用CFD软件解析齿轮泵内部流场并根据侧板结构特点建立压紧力和反推力的求解微分方程,求得一个轮齿啮合周期内的侧板倾覆力矩变化规律,同时通过建立齿轮泵工作腔压力测试系统对该理论分析结果进行验证,额定工况下：试验值与理论值误差为4.18%,当轮齿转角φ=14°时倾覆力矩达到最大值Ms=82.16N?m。该研究为高压大排量齿轮泵浮动侧板倾覆力矩计算和侧板结构优化设计提供了理论基础和技术支撑。     

计入螺旋桨水动力的轴系校中计算

以某成品油船轴系为研究对象,运用CFD软件FLUENT进行该船的螺旋桨水动力仿真计算,以及采用有限元法进行轴系校中。结果表明,螺旋桨水动力的平均分量对轴承支反力分布有一定改善作用,交变分量对轴承支反力的影响较大,其影响水平与进速系数和螺旋桨桨叶所处角度有关。     

操纵运动船艇水动力计算方法研究

船艇水动力的计算方法目前主要有模型实验法、理论经验估算法和计算机模拟法.为了更好地预报船艇水动力性能,运用不同方法对2种典型船艇在不同漂角下运动时横向力进行计算,并对各自结果进行了对比分析,得出各种计算方法的优缺点.研究表明,流体计算软件(Fluent)精度较高,计算速度快,能解决人脑有时不能解决的问题.同时,Fluent计算软件为船艇水动力性能的预报等研究提供良好的方法和有益的探讨.     

Long marine shafting alignment and optimization considering propeller hydrodynamic force in wake field北大核心CSCD

[目的]针对计入螺旋桨水动力的舰船轴系校中计算,传统方法通常容易忽略船体伴流场的影响,使得螺旋桨水动力计算的结果与真实值之间存在较大偏差,从而导致轴系校中精度下降。[方法]以某舰船长轴系为对象,建立桨-轴-船一体化有限元模型及其伴流场流域模型,利用CFD数值仿真的叠模方法计算螺旋桨水动力;采用流固耦合法将流体计算结果作用于螺旋桨表面,进行轴系校中计算,并得到螺旋桨水动力对轴系整体挠曲线及各轴承状态参数的影响规律。在此基础上,引入多目标优化算法开展轴系多目标优化校中,来解决轴系末端四套轴承间载荷差值过大的问题。[结果]考虑螺旋桨水动力后,轴系尾部挠度变化减小,越靠近螺旋桨处的轴承其载荷所受影响越大,载荷值随进速系数的增大而减小;对比多目标优化前后的轴系校中状态,轴系各轴承之间的载荷差值明显减小,轴系运行状态得到改善。[结论]所提方法提高了计入螺旋桨水动力的轴系校中计算精度,可为轴系校中质量的提升提供参考。     

水下运动物体在相互接近过程中的水动力计算

用面元法计算了两个水下物体在相互接近过程中对水动力的影响，给出了水动力系统系数随物体间距离的变化曲线。该计算程序经对圆球的计算值与试验值比较了得到了验证。本研究对水下双潜器的近距离协同作业和潜器在接近障碍物过程中的运动控制能够提供较好的数学模型。     

Finite-volume simulation of flows about a ship in maneuvering motion

A finite-volume method of computing the viscous flow field about a ship in maneuvering motion was developed. The time-dependent Navier-Stokes equation discretized in the generalized boundary-fitted curvilinear coordinate system is solved numerically. A third-order upwind differencing scheme, a marker and cell (MAC)-type explicit time marching solution algorithm and a simplified subgrid scale (SGS) turbulence model are adopted. The simulation method is formulated, including the movement of a computational grid fitted to the body boundary that allows computation of the flow field around a body under unsteady motion. To estimate the maneuvering ability of a ship, the accurate prediction of the hydrodynamic forces and moments of the hull is important. Therefore, experimental methods of finding the hydrodynamic forces of a ship in maneuvering motion, such as the oblique towing test, the circular motion test (CMT) and planar motion mechanism (PMM) test, were established. Numerical simulation methods for those captive model experiments were developed introducing computational fluid dynamics (CFD). First, numerical methods for steady oblique tow and steady turn simulation were developed and then extended to unsteady forced motion. Simulations were conducted about several realistic hulls, and the results were verified by comparisons with measured results obtained in model experiments. Hydrodynamic forces and the moment, the longitudinal distribution of the hydrodynamic lateral force, and the pressure distribution on the hull surface showed good agreement.     

操纵运动潜艇水动力计算研究

采用FLUENT软件对一模型艇在不同漂角下运动的升沉力系数和表面压力分布进行计算,验证了该软件解决此类问题的有效性。在此基础上,对作操纵运动的潜艇主体和带附体的全艇体,在一定攻角和漂角下的垂向力、俯仰力矩和横向力、纵倾力矩进行计算,取得了工程上较为满意、实用的精度,为解决潜艇操纵运动水动力预报的困难做出了有益的探索。     

两船干扰力测试系统开发

基于虚拟仪器技术和Labview软件平台,开发了两船干扰力测试系统,实现传感器数据的采集、实时显示、保存以及后续分析,系统可靠稳定;提出力传感器的"迭代标定方法",利用开发的系统对传感器数据进行采集分析,验证了该方法的有效性。     

一种新型延展式张力腿平台及其水动力性能

文章提出了一种由四个立柱和一个环形浮箱（四个方型截面梁组成）组成的新型延展式张力腿平台。与传统延展式张力腿平台相比,新型延展式张力腿平台有更少的组块和组块间焊缝,因此它的建造成本更低、建造周期更短。新型延展式张力腿平台将延展式结构改进为浮箱的一部分,这就解决了传统平台的延展式结构与浮箱连接处焊缝疲劳损伤问题。文中对结构进行了水动力性能分析以证明其动态响应可靠性。基于三维势流理论对新型平台进行频域内的数值模拟,得到了新型平台的附加质量和势流阻尼。考虑新型平台和张力筋腱系统的耦合作用,分析了新型平台在风、浪、流联合作用下的非线性动态响应。时域分析得到了新型平台在时域内的位移响应。水动力分析结果证明了新型延展式张力腿平台有可靠的水动力性能,并且满足在南海环境条件下的安全要求。