四桨船伴流场研究

与单桨船不同,四桨船各螺旋桨在运转过程中负荷不同.当前四桨船推进器的设计多以一个干扰因子来表征内外桨负荷差,而一个干扰因子难以反映内外桨负荷差产生的原因,因此往往给设计带来困难.本文使用CFD方法对四桨船内外桨负荷分配问题进行研究,首先以大连理工大学拖曳水池的PM06模型为基础进行不确定度分析,验证了该数值计算方法的准确性,然后对本文所研究的四桨船进行研究.结果表明四桨船內桨负荷大于外桨,且负荷差产生的原因主要有三个方面:(1)船体形状造成的船尾流场不均匀性对桨的影响;(2)内外桨在敞水中相互间产生的干扰;(3)内外桨之间的干扰在船尾不均匀流场中的合成.据此,本文将四桨船伴流分为三部分:原生伴流、干扰伴流和次生伴流,并计算了该船各部分伴流所占比例,以更好地指导四桨船的推进器设计.     

基于SDM方法的船艉伴流场尺度效应研究与修正

以KCS为研究对象,利用CFD计算软件STAR-CCM+,计算不同尺度下KCS船伴流场的分布情况,分析尺度效应对船舶伴流场的影响。为修正由尺度效应引起的模型尺度与实尺度船模船艉标称伴流场的误差,借鉴智能假体模型(SDM)的概念,并通过软件Friendship中的Framework模块对原模型的艉部进行修改,讨论不同收缩程度的艉部变形对修正伴流场尺度效应的作用。结果表明:SDM方法对修正伴流场尺度效应的作用效果明显,且通过模型尺寸的收缩变形基本可以达到目标伴流场的伴流分布形式。

     

预报船后伴流场中空泡螺旋桨诱导之脉动压力的一个实用方法及其验证

在船舶设计阶段，早期预报其振支性能对舰船设计师是非常重要的。本文提出了一个预报船后伴流场扣空泡螺旋浆诱导之脉动压力的一个实用方法，即应用准定常升为线理论与二元空泡叶栅理论相结合来计算叶在船后各角位置上的空泡面积，然后再计算脉动压力，在升力线准定常计算中引入了升力面及粘性修正血子。空泡叶栅计算表明比线生化民水翼理论更接近值，它考虑了叶片之间的干扰作用。采用重叠船模的Ｈｅｓｓ－Ｓｍｉｔｈ方法计算出船尾     

船后喷水推进器水下辐射噪声源脉动流场的数值计算

为避免尺度效应对噪声性能的影响,文章研究探索了在实尺度条件下装船后喷水推进器噪声声源的数值计算方法。首先,基于分离涡模型对国外某喷水推进泵内部非定常流场进行了数值模拟,将计算得到的不同转速下泵的功率值与厂商提供数据进行对比,最大误差在2.0%以内,验证了数值计算方法的准确性和有效性。其次,完成了实尺度条件下某"船体+喷水推进泵+进水流道"系统带自由液面的非定常流场的数值计算。提取了实船条件下喷水推进器流道进口处的不均匀速度场,将其加载到单个喷水推进器数值计算模型的进口边界。进而,采用分离涡模型对该船后"喷水推进泵+进水流道"内部非定常流场脉动压力进行数值计算,分析了各个特征截面压力脉动的频域特性,为下一步准确计算喷水推进器噪声提供了有效的脉动流场信息。     

集装箱船尾伴流场和螺旋桨参数分析

通过搜集近几年集装箱船螺旋桨相关数据,统计分析了集装箱船随装箱量增加带来的船型、主机功率及船尾伴流场的变化,以及经济因素等带来的螺旋桨负荷和相关主参数特征设计的变化,为当前集装箱船螺旋桨设计主参数的选取提供参考,具有较强的工程意义。     

KCS标称伴流场的尺度效应数值分析

为了研究标称伴流场的尺度效应,对不考虑自由液面效应的KCS船的粘性绕流场进行研究,并基于RANS方法和SST k-ω模型对包含实尺度的7种不同尺度下的标称伴流场进行数值计算。然后,将模拟结果与试验数据进行对比,进一步分析标称伴流场的尺度效应。结果显示:各半径处平均轴向伴流分数的倒数与雷诺数的对数呈正相关;KCS裸船体桨盘面处的标称伴流场存在2个伴流峰,且伴流峰值会随雷诺数的增加而减小,有利于减小螺旋桨的空泡和激振力;小尺度模型的尺度效应更为明显,且内半径处的平均轴向伴流分数尺度效应问题比外半径处的更为严重。     

某集装箱船伴流场的CFD计算策略分析

以某集装箱船为研究对象,从网格划分、湍流模型、VOF方程的时间离散格式及自由面是否计及等4方面对其进行了艉部轴向伴流场的数值计算策略分析,计算得到不同因素影响下的轴向伴流的周向分布图、等值线图以及桨盘面处的平均伴流分数,并将各计算结果与伴流试验结果进行比对。对于该船型,在计算艉部伴流场时,宜采用SSTk-ω模型,在考虑黏性自由面条件下选用显式VOF法,并适当增加船艉至桨盘面区域的网格数量。     

DTMB 5415船绕流场数值研究

本文以DTMB 5415船为研究对象,应用基于URANS方法的CFD方法进行DTMB 5415船设计状态下船舶绕流场研究,其中湍流模型应用SST模型,自由液面捕捉应用VOF方法;应用CFD方法对船舶阻力性能、自由表面兴波、船舶螺旋桨盘面处的标称伴流场以及尾部轴向速度场等进行数值模拟与分析;将设计状态下DTMB 5415船绕流场数值模拟值与实验值对比,其船舶阻力、自由表面兴波、螺旋桨盘面标称伴流场等的良好吻合证明了网格与数值方法的正确性。本文还对船舶尾部不同截面绕流场边界层厚度以及整船边界层分布进行了研究且与实验值进行了对比。     

单桨船实船和船模的相关分析

本文根据第十五届国际船模试验池会议推荐的“1978 ITTC单桨船的性能预估方法”,对我国七艘13,000～25,000吨级单桨货船的试航资料和交大船模试验池相应的自航试验结果进行了重新分析。所得相关数据,可供今后预估实船性能参考之用。     

双桨船势伴流分数的计算与分析

采用边界元方法对8301双尾船、HS80高速客船以及大径深比FT8601推轮共3艘内河双桨船型的势伴流分数进行了计算,探讨了势伴流占总伴流的比例以及桨盘处势伴流的分布规律,得出了一些初步结论。结果表明双桨船势伴流分数占总伴流分数的比例并不大,因此若用预估单桨船的伴流分数公式来预估双桨船是不可行的。     

超大型集装箱船伴流场试验研究

文章主要对超大型集装箱船优化改型两个方案的伴流场进行模型试验的对比分析,对改进超大型集装箱船伴流场的问题作了介绍。     

斜流中船后螺旋桨水动力性能及伴流场研究

为了探究斜流中船体尾部流场对于螺旋桨水动力性能与受力变化的影响,采用混合网格技术,通过RANS方法对DTMB4679螺旋桨的水动力性能及船尾桨盘面处伴流场进行了非定常数值计算,并与敞水工况下的计算结果进行对比分析.计算结果表明:在无斜流角时船尾伴流场基本对称,但由于船体对于流场有一定的阻滞作用,敞水工况的轴向速度大于船...     

绕Wigley船自由表面粘性流场计算

本文采用商用粘性流场求解软件COMET计算带自由液面绕Wigley船的粘性流动,网格数约为216000。计算中使用标准k-ε湍流模式和壁函数。用HRIC算法确定自由面。同时域步进法得到稳态解,计算的在傅氏数为0.30时的阻力结果与模型试验测量值吻合良好。预报的船体周围的波型及船体表面的波面形状也较合理。     

某集装箱船实船与模型试验相关分析

本文对某集装箱船模型试验预报结果及5条姊妹船实船试航数据进行了相关分析。同一型船因为实际试航海况的差异,采用ISO15016:2015的方法进行修正后,得到的功率相关因子值有一定差异。这主要因该修正方法还是难以考虑到实际试航时各种复杂的气象、海况及水文条件。该方法虽存有一定的近似和不周之处,但其修正后的结果通常还是可以用于常规的航速预报,有一定的可信度,但与在标准试航条件下所测得的结果还是会有一定的差异。     

谈快速船船模尾流流场的量测技术

本文简要介绍了快速船船模尾流流场的计算机定量流动显示测量系统的基本原理、图象处理及其误差。     

海浪流场作用下的邮轮实船运动仿真

邮轮推进器的选择对于船舶营运影响重大,为了获得适应真实海况的邮轮,有必要研究风浪流对船舶航行的影响。本文针对大型邮轮在真实海况下顶浪航行的运动响应和阻力变化等问题,基于CFD方法建立了数值波浪水池,对实船尺度下的网格划分依据收敛性进行调整,以JONSWAP海浪谱为基础模拟了不规则波浪的生成与传播,并通过对实尺度船舶在多种海况下顶浪航行的数值模拟得到实尺度船舶在海浪中航行时的阻力值变动及运动响应情况,通过对比分析研究了不同海况对船舶顶浪航行的影响。对实船在真实海况下的仿真与预测为实际邮轮推进的选型提供了依据。     

喷水推进船获流区流场数值模拟

喷水推进是一种特种推进技术,利用吸入与喷出水流的动量差产生推力。在考察船体对喷水推进系统的作用时,通常需要获取进水口前方获流区的动量通量。利用CFD方法对一艘喷水推进三体船模型的自航性能进行模拟,考察船体纵倾、升沉和自由面的影响。采用流量边界条件法对泵的喷射作用进行简化,可提高计算效率。通过流线确定获流区形状,考察获流区进流的动量、动能和边界层影响系数,并与模型试验结果进行比较。在此基础上,对某四泵喷水推进船获流区流场进行数值模拟,考察进速比和流道进口特征对获流区的影响,为四泵喷水推进船舶的设计提供支撑。     

双桨船螺旋桨的适伴流设计

讨论了双桨船和单桨船伴流场的不同特点,给出了双桨船切向伴流的分析方法和不同旋向下的螺旋桨设计结果,指出双桨船适伴流设计考虑切向伴流影响的必要性.内旋设计桨在大型循环水槽中进行了模型试验,试验结果表明螺旋桨的空泡和脉动压力性能优良.     

双艉船推进因子及其实船相关分析

双艉船型是目前应用于长江及内河各水系的快速性节能优秀船型。在实船航速预报、螺旋桨设计中需要较准确地估算其推进因子。本文对双艉船推进因子模型系列试验图谱进行了回归分析，给出了回归公式。并根据实船试航结果对用系列图谱计算的有效功率和推进因子进行了相关分析，表明用图谱计算结果来预估实船快速性是可靠的。     

某油船漩涡发生器的伴流场和激振力数值分析

某型苏伊士油船尾部流动分离明显,舭涡较强,桨盘面伴流均匀性较差.通过对该船尾部流场进行数值分析,开发、设计了漩涡发生器装置,以改善桨盘面伴流均匀性,降低船体尾部振动.对安装该装置前后的该油船的伴流、激振力性能进行对比计算,分析该装置的流场适配性,并进一步对船体尾部激振力数据进行傅立叶分析,验证该装置的减振效果.