带前置定子导管桨非定常力特性计算分析

本文采用数值求解RANS方程的方法对带前置定子导管桨进行了数值模拟,计算了非均匀来流下带前置定子导管桨的非定常力,研究了来流周期数和转定子叶数对带前置定子导管桨转子非定常力的影响规律.结果表明:转子的非定常力主要由转子的进流决定;转子的进流同时受到非均匀来流和定子叶片数的影响;高周期数的非均匀来流诱导的非定常侧向力幅度要小于相同脉动幅度的低周期数的非均匀来流诱导的非定常侧向力幅度;转定子叶数要适配以减小转子的非定常力.本文的研究结果可为低激振导管桨设计及其非定常力特性分析提供基础.     

带前置定子导管桨流场数值分析及验证

利用求解雷诺平均NS方程的数值途径模拟带前置定子导管螺旋桨周围的流场,其中网格系统采用卡笛尔的网格和四面体/棱柱体网格相结合的方式,这样较好地保证了网格的质量和正交性,利用混合面技术处理转动部件和非转动部件间边界条件。通过与LDV的流场测试结果的比较,表明文中采用的数值方法可以较好地模拟复杂组合推进器内的流动过程,为设计性能优良的工程产品服务。     

网格变形控制技术在带前置定子导管桨水动力优化设计中的应用

应用网格变形控制技术,对带前置定子导管桨进行了转动叶片水动力外形的优化设计研究,优化方案的敞水效率较原始方案提高了2％,并能显著减弱叶梢流动的分离现象.优化结果表明,基于网格变形控制技术的网格重构方法能在保证网格相似性的条件下,解决多方案网格自动生成的难题,便于进行组合式推进器的水动力性能优化设计.     

带前置定子的导管桨片空泡数值预报及梢涡空泡起始判别研究

对水下航行体后带前置定子的导管桨片空泡和梢涡空泡起始进行研究。首先,采用基于混合网格的RANS求解器结合Singal空泡模型,数值模拟带前置定子导管桨片空泡形态,并与试验结果进行对比,预报的片空泡形态与试验结果吻合良好,表明用该方法预报水下航行体后带前置定子导管桨片空泡可行;其次,对水下航行体后带前置定子的导管桨多个方案全湿流动进行了数值模拟,通过梢部端面的最小压力值判断空泡起始,与试验结果进行比对,其吻合良好,表明可用该方法判别梢涡空泡起始。     

带前置定子的导管桨片空泡数值预报及梢涡空泡起始判别研究

对水下航行体后带前置定子的导管桨片空泡和梢涡空泡起始进行研究。首先,采用基于混合网格的RANS求解器结合Singal空泡模型,数值模拟带前置定子导管桨片空泡形态,并与试验结果进行对比,预报的片空泡形态与试验结果吻合良好,表明用该方法预报水下航行体后带前置定子导管桨片空泡可行;其次,对水下航行体后带前置定子的导管桨多个方案全湿流动进行了数值模拟,通过梢部端面的最小压力值判断空泡起始,与试验结果进行比对,其吻合良好,表明可用该方法判别梢涡空泡起始。     

导管桨方位推进器无空化噪声数值预报研究

为了准确计算导管桨方位推进器水下辐射噪声,文章以非均匀进流条件下实尺度导管桨方位推进器为研究对象,采用扇声源方法结合边界元方法对导管桨方位推进器无空化噪声进行了数值预报,并分析了导管桨方位推进器不同部件噪声对总噪声的贡献。结果表明:壁面脉动压力幅值最强位置主要集中在桨叶的导边以及导管内壁面靠近桨叶叶梢的部分;径向测点声源级最大值对应的频率为叶频,轴向测点噪声在三倍叶频处声源级最大;静止部件噪声是径向测点噪声的主要贡献者,旋转部件噪声是轴向测点噪声的主要贡献者;导管桨方位推进器总噪声对应的宽带声源级指向性呈椭圆形;采用扇声源方法结合边界元方法能够预报导管桨方位推进器无空化噪声,为导管桨方位推进器的噪声性能评估提供一个新方法。     

前置预旋导管内定子周向布置形式的数值研究

采用数值模拟的方法对前置预旋导管内定子的周向布置形式进行了研究分析.通过计算单个定子不同来流攻角,两个定子不同夹角及考虑螺旋桨抽吸作用下的多种工况,得到了导管内单个定子的周向影响范围,并分析了来流攻角对定子切向预旋作用的影响;给出了导管内布置两个定子时的最佳几何夹角.此外,还分析了螺旋桨的抽吸作用对定子预旋效果的影响.     

导管桨水动力性能计算精度影响因素分析

为了研究导管桨水动力数值模拟过程中不同因素对其计算精度影响的规律,选择19a导管和ka 4K-70桨作为计算模型,通过求解RANS方程,分别对导管桨在进度系数j=0.3时,不同交接面位置、不同旋转域划分、不同计算外域划分和不同湍流模型的水动力性能进行数值模拟,并与已有实验值进行对比,探究不同因素对其性能计算精度的影响,同时分析了各自的流场特点。研究得出的相应结论,对今后的导管桨水动力性能的数值模拟计算起到一定的参考作用。     

基于熵产理论的导管桨流动损失特性

[目的]为了准确定位导管桨在运行时流动损失发生的位置与损失大小,从能量角度对导管桨的流动损失特性进行分析.[方法]通过求解雷诺时均N-S方程并结合熵产理论,对导管桨在不同转速与进速条件下进行三维定常模拟研究,据此对导管桨进行加装毂帽鳍的优化改进.[结果]结果表明:在相同转速下,黏性耗散熵产值随进速的增大而增大,而湍流耗...     

基于动网格的螺旋桨空化数值模拟

利用Schnerr-sauer空化模型及RNG k-ε湍流模型,并采用动网格模型对DTMB4381螺旋桨进行空化数值模拟。在进速系数J=0.7,空泡数σ=3.5条件下,预报的空泡形态与公开发表试验及数值模拟结果吻合度较好。因此,利用该方法可以较好地预报空泡性能,为进一步研究螺旋桨空化问题打下基础。     

艇体/导管螺旋桨干扰特性尺度效应数值模拟研究

尺度效应是船舶性能预报过程中不可忽略的重要因素,对于非常规推进器推进水下航行体其影响更加复杂。文章采用数值模拟方法研究不同尺度下导管螺旋桨与艇体之间的相互干扰,分析尺度效应对推进器艇后推进性能的影响。计算了三个不同尺度自航模型中推进器的艇后作用曲线以及自航点处的推进性能,研究了尺度效应的影响;对自航模型中螺旋桨尺度效应的成分进行分析,得出了螺旋桨尺度效应的主要来源。     

基于重叠网格的导管桨非定常水动力性能数值模拟

为了研究特种推进器导管桨在非定常下的水动力性能,本文提出一种基于重叠网格的方法,实现了导管桨旋转过程中的非定常水动力性能仿真高精度模拟。本文通过求解RANS方程,采用湍流模型Realizableκ-ε,借助新款计算流体软件STARCCM+,应用重叠网格技术和MRF模型分别计算了导管桨在非定常与定常时的水动力性能,分析了压力流场细节,并与已有试验值进行对比,验证了采用重叠网格技术和STAR CCM+流体软件应用于导管桨非定常和定常水动力性能计算的可靠性。研究结果表明,应用重叠网格技术获得的非定常水动力性能的计算精度更高,尤其是在螺旋桨的推力和扭矩方面。     

考虑重力影响的导管桨粘性流场数值分析

以往螺旋桨流场数值模拟常忽略重力作用,这种处理方法计算简便,却无法反映螺旋桨工作中重力与沉深的影响.文中在考虑重力及螺旋桨沉深的情况下,采用VOF法、混合网格和滑移网格模型,模拟了沉深为1D的ka+No.19A导管桨粘性流场,所得到的水动力性能参数与试验值进行比较,结果吻合较好;同时还模拟了不同Fr数下导管桨运转时的尾...     

Numerical analysis of ducted propeller performance under open water test condition

This paper investigates the open water performance of the Ka-series propellers at various pitch and expanded area ratios in combination with the 19A duct by employing the panel method panMARE and the RANSE code ANSYS-CFX. An efficient method, Caly, is developed in order to generate the 3D-geometry and the surface numerical grid of the ducted propellers. Caly can be coupled with ANSYS-TurboGrid to automatically produce 3D-grids for the RANSE solver. The numerical results are compared with published experimental data and the flow details are concluded and compared. The influences that the grid resolution, the panel arrangements of duct and blade, and the flow in gap between inside wall of the duct and blade tip on the numerical results are studied. Grids verification, turbulence model dependency analysis and Reynolds number scantling are also discussed.     

导管螺旋桨软件设计方法

本文简要分析了导管螺旋桨的优缺点是一般设计方法,结合所开发的通用导管桨设计软件,阐述了导管桨的设计方法,最后给出了一个基于该软件的设计实例