导管螺旋桨系列空泡筒试验数据的回归分析处理方法

本文对如何应用回归分析方法以处理导管螺旋桨系列的空泡简试验数据进行了探讨。寻找第二阶段空泡现象起始点的确切位置,以及如何处理第二阶段与第一阶段空泡性征曲线之间的衔接问题是本方法的核心。应用本文方法以及所编制的计算机程序已经处理了一些导管螺旋桨系列的空泡筒试验数据。本文的方法同样也适用于无导管螺旋桨系列的空泡筒试验数据。     

螺旋桨模型空泡筒试验的筒壁修正(英文)

本文讨论将推进器在空泡水筒中的大气试验结果换算到敞水情况的方法。文中除介绍交通大学空泡试验室采用的测速方法及对进速系数J的修正结果外,还提出了导管螺旋桨的测速、筒壁修正及导管和螺旋桨推力之间重新分配的处理方法及部分结果。     

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。     

空泡螺旋桨系列

本文介绍的空泡螺旋桨系列由12个模型组成:其伸张面积比 E.A.R.=0.70、0.85、1.00;螺距比 P/D=1.00、1.25、1.50、1.85;直径 D=220毫米;毂径比 d/D=0.164。桨叶剖面的形状为:外半径以 Tulin 二项式为压力面,叠加以抛物型的弦向厚度分布;近根部为双凸剖面。试验在中国船舶科学研究中心的2号水筒中进行。该水筒的工作段直径为800毫米,长度为3200毫米。试验水速为8～10米/秒,R_n>1.33×10~6。试验空泡数为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.4、5.0。空泡数等于5.0时测得的数据与敞水试验基本一致。     

双体导管螺旋桨系列试验研究

为了提高导管螺旋桨的效率、推迟水流从导管后缘内表面的分离,根据襟翼增举的原理,作者设计了一套后缘开缝襟翼剖面双体导管。初步试验后选择JD11、SD11两个双体导管与15只荷兰船模试验池的Κα系列螺旋桨相配合进行了敞水试验。根据试验结果;分析了双体导管及螺旋桨的一些主要参数对敞水性能的影响。同时,给出了敞水效率较高的SD11 Κα桨系列的敞水性征曲线、回归多项式及(1/2)B_p～δ图谱。     

空泡水筒中螺旋桨模型试验的筒壁影响和修正

在中国船舶科学研究中心工作段直径为0.8米的水筒中,试验了三个几何相似的螺旋桨模型。用激光测速仪测量了螺旋桨前后不同截面的水筒流速分布,也测量了筒壁上的压力分布。对水筒中进行无空泡、有空泡和超空泡螺旋桨试验时,应如何进行筒壁影响的修正,提供了依据。同时还指出,水筒中螺旋桨的推力或负荷系数与水池敞水试验值相同时,其流场仍然是不同的。     

基于粘势耦合方法的空泡水筒阻塞效应数值模拟与分析

阻塞效应修正是提高空泡水筒水动力测量结果精度的重要措施。本文以上海交通大学新空泡水筒为研究对象,采用粘势耦合方法预报某7叶螺旋桨盘面处的实效伴流场,以此修正螺旋桨进速实现空泡水筒的阻塞效应修正。首先采用面元法对螺旋桨进行敞水预报,建立体积力模型将其力场插值到RANS网格中进行计算,得到桨盘面的实效伴流场。然后根据实效伴流分数归纳进速修正公式对螺旋桨推力和扭矩曲线进行修正,从而实现了空泡水筒到敞水结果的阻塞效应修正。结果表明,空泡水筒中计算的推力和扭矩曲线修正后与敞水中的计算吻合良好。     

某科考船螺旋桨空泡和脉动压力性能试验

为准确预报螺旋桨的空泡性能和脉动压力性能,以某科考船螺旋桨为研究对象,分别在空泡水筒和减压水池进行空泡和脉动压力模型试验。对荷兰MARIN减压水池的试验方案进行论述,并对比分析空泡水筒和减压水池的试验结果。试验结果表明:目标船螺旋桨的空泡性能优秀,在11 kn航速工况下,螺旋桨无任何型式的空泡出现;在11 kn和15 kn航速工况下,螺旋桨的脉动压力非常小,该船的螺旋桨不会引起振动问题。螺旋桨应能满足挪威船级社DNV-GL Silent-R的低噪声要求。     

商船对转螺旋桨系列研究

在1965～1968年期间,由瑞典造船厂、透平制造厂、瑞典船舶研究基地(SSRF)和瑞典国家船模试验池(SSPA)所组成的小组对在商船上应用对转螺旋桨所涉及的流体动力和机械问题进行了研究。这项研究得到瑞典政府的支持。流体动力问题的研究完全是在SSPA完成的。与此项研究有关设计了对转螺旋桨系列,进行了包括在拖曳水池和空泡筒(在均匀流场和伴流场)的试验。本报告的主要目的是在这些模型试验结果的基础上给出预估对转螺旋桨性能的依据。     

导流管中间环内壳板材料的改进及焊接

如众所知,使用导管螺旋桨的船舶,除了在螺旋桨叶梢产生空泡腐蚀外,在导管中间环部位(螺旋桨圆盘区域)的内壳板表面(以下简称中间环内壁)也产生严重的空泡腐蚀,需要常常修补或换新。由于中间环内壁空泡腐蚀而穿孔、开裂,导致整个导管结构破坏,造成螺旋桨桨叶损坏的情况也时有发生。因此,减少导管中间环内壁的空泡腐蚀,延长导管的使用寿命具有重要的意义。导管中间环内壁空泡腐蚀的原因是螺旋桨旋转时产生的梢     

三维水翼梢涡空泡和片空泡的雷诺数影响试验研究

螺旋桨空化是影响船舶隐身性能的一个重要因素,其中片空泡和梢涡空泡是两种主要的空泡类型。由于空化现象的复杂性,当前在工程实践中对螺旋桨空泡的预报主要是依靠模型试验。由于无法满足全相似律,如在缩比模型试验中难以满足雷诺数相似,其引起的尺度效应是影响预报精度的重要障碍。为此,需要引入相关的修正方法。针对一个给定尺度的三维水翼进行了不同攻角、不同水速下梢涡空化及片空化的试验来考察雷诺数的影响。试验在中国船舶科学研究中心的循环水槽进行,采用了高速摄影与水声设备。试验结果为建立基于模型试验的螺旋桨空化实船预报方法提供了依据。     

斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值预报研究

空泡性能是船舶螺旋桨重要的水动力性能之一。由于桨轴存在倾斜安装角，船舶在水面航行时，螺旋桨的进流条件主要为斜流工况。为研究斜流工况下螺旋桨的空泡形态及空泡脉动压力特性，论文基于黏流CFD方法针对PC456螺旋桨标模开展了斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值模拟研究，并与大型空泡水筒中的斜流螺旋桨空泡试验结果进行了比较。结果表明，数值预报的空泡形态、面积和平板表面脉动压力与试验观测及测量的结果吻合较好，验证了数值模拟方法的可靠性。     

某科考船螺旋桨空泡和脉动压力性能试验

为了准确预报螺旋桨空泡和脉动压力性能,以东方红3科考船螺旋桨为研究对象,分别在减压水池和空泡水筒进行了空泡和脉动压力模型试验研究,对荷兰MARIN减压水池的试验方案进行了论述,并对比分析了减压水池和空泡水筒的试验结果。试验结果表明, 东方红3船螺旋桨空泡性能优秀,在最关心的11kn工况,螺旋桨无任何型式的空泡出现;在11kn和15kn工况,螺旋桨脉动压力非常轻微, 本船不会产生螺旋桨引起的振动问题。螺旋桨应该能够满足挪威船级社DNV-GL Silent-R的低噪声要求。     

螺旋桨空泡噪声测量与分析

通过对空泡水筒中螺旋桨进行空泡噪声测量试验,采集了螺旋桨在空化条件和非空化条件下的噪声信号。借助数字信号处理技术对声信号进行频谱分析,研究空泡噪声特征信号在频域的特征和规律,以便判别或预报这类空泡及其噪声特性。此次试验特别引入加速度计,测量了螺旋桨动力仪引起的机械振动信号,并得出其信号对水听器采集的水声信号影响较大,可采用噪声消除方法降低干扰。试验表明,噪声频率在高频时空化噪声比非空化噪声声功率级增加约20 dB。另外,详细介绍了噪声测量系统和测试方法,同时也采用高速摄像机对螺旋桨空泡进行了观测。     

螺旋桨诱导船体表面脉动压力预报的试验研究

研究了螺旋桨诱导的船体表面脉动压力试验预报值随空气含量变化的规律及螺旋桨模型空泡形态随含气量变化的规律,并与实桨空泡对比分析;探索了脉动压力试验预报与实桨测量值最接近的空气含量控制准则;比较了螺旋桨模型在船模伴流场和修正后的伴流场中工作时,螺旋桨诱导的船体表面脉动压力预报值及螺旋桨模型空泡形态,与实船测量观察结果进行对比,并就伴流场修正对螺旋桨诱导的船体表面脉动压力试验预报的影响作了探讨;研究了螺旋桨诱导的船体表面脉动压力的预报值随桨模试验转速变化的规律。     

某伴流补偿导管对螺旋桨空泡及 空泡剥蚀性能影响研究

文章介绍了中国船舶科学研究中心大型循环水槽中开展的某散货船有、无伴流补偿导管下螺旋桨空泡、空泡剥蚀性能对比试验研究,并深入分析某伴流补偿导管对空泡形态、空泡剥蚀性能影响及导管设计过程中需注意的问题。试验结果表明:前置伴流补偿导管会增加螺旋桨表面空泡面积及空泡诱导的船体脉动压力一阶叶频分量,且不合适的伴流补偿导管安装方式会增加桨叶空泡剥蚀风险。     

斜流中快艇螺旋桨面空泡剥蚀的判断方法

一、前言判断实艇螺旋桨是否产生空泡剥蚀,这对设计者是一个尚待解决的重要课题。在这方面许多学者已从事了研究,文献[1]介绍了应用升力面理论和升力线理论来预测螺旋桨空泡的进展情况,但尚未发展到能在设计中应用的阶段。即使采用螺旋桨模型空泡筒试验,由于模型试验存在尺度效应影响和伴流模拟的不相似,仍难预测实船螺旋桨的剥蚀[2]。在设计阶段预测螺旋桨的剥蚀情况对快艇至为重要,因为剥蚀损坏是快艇螺旋桨损坏的主要原因,而面空泡剥蚀是快艇螺旋桨设计中尤需注意的问题。本文介绍一种设计中应用简便的半经验预     

螺旋桨梢部卸载和叶片侧斜对降低脉动压力的作用

在中国船舶科学研究中心的空泡水筒中进行了螺旋桨空泡诱导的船体脉动压力试验。 为15000吨单桨货船设计了梢部卸载和叶片侧斜的螺旋桨。几种方案的模型试验表明,梢部卸载能使螺旋桨有较好的空泡性能,脉动压力大幅度下降。增加叶片侧斜能使空泡性能进一步改善,脉动压力进一步下降。 本文讨论了叶片上不定常空泡和伴流场模拟对脉动压力的作用。空泡体积变化和空泡破灭是产生脉动压力高频分量的原因。     

用空气喷射法防止空泡腐蚀

空泡水筒中的模型试验显示通过位于导管表面的出口进入空泡区的空气喷射是防止螺旋桨导管受空泡腐蚀损坏的有效方法。只要空气供给不超过预防腐蚀所必须的量，则不会使推进效率明显减少，也不会便振动在幅度地增加。参照试验情况，只有直径为８米的导管螺旋桨的油轮，在转速为１００转／分时，需要空气（标准大气）的供给量约为１４米Ｆ＾３／分。更进一步的模型试验证明了，将空气通过从螺旋桨前端的呆木中伸出的管子喷射到桨盘处，     

冰阻塞对倒车螺旋桨空化和水动力性能的影响

针对极地船舶在冰区航行时空泡对螺旋桨倒车性能的影响,采用敞水螺旋桨模型试验和基于RANS黏流CFD数值模拟的方法,开展双向破冰船螺旋桨在冰阻塞环境下倒车性能研究。研究结果表明,在空泡数σ为4.0和1.5,冰-桨距离L/D从0.7减小到0.3时,推力系数和扭矩系数呈现先增加后减小的趋势,空泡覆盖面积增加。在进速系数J=0.55、空泡数σ=1.5时,螺旋桨倒车性能最差。对于这一工况,当冰-桨距离L/D从0.7减小到0.3时,推力系数从0.141增加到0.147,然后减小到0.137,扭矩系数从0.023 1增加到0.023 9,然后减小到0.022 8;冰-桨距离L/D=0.3时近冰块桨叶吸力面上空泡覆盖面积约为L/D=0.7时的3倍,螺旋桨尾流在冰阻塞影响下偏转了14°。这项研究可为极地船舶冰区螺旋桨设计提供技术支持。