基于传质源项的水翼空蚀风险数值预报

随着舰船航速和吨位的不断提高及对推进效能要求的提升，船舶带空泡运行越来越常见，随之而来的空蚀危害也越来越受到人们的关注。然而，由于空蚀机理的复杂性，准确预报空蚀风险依然非常具有挑战性。本文以NACA 0009三维扭曲水翼为模型，首先采用大涡模拟方法对绕模型水翼空化流动的非定常特性进行数值模拟，并与高速摄影结果进行对比分析，结果表明，数值模拟较好地捕捉到了空化流动的非定常行为特征。然后在分析单空泡溃灭模型的基础上，提出当地压强、当地压强变化率及壁面累积能量三个预报水翼表面空蚀风险的参数。通过为三个参数确定阈值，可以获得空蚀风险区域及相对空蚀风险强度。采用基于传质源项的表达计算壁面累积能量大小，避免了差分格式误差。结果表明：预报的空蚀风险区域与试验结果吻合较好；其预报的最严重的空蚀风险区域处于片空化脱落区域，与试验结果亦吻合较好。     

微颗粒影响螺旋桨噪声及空蚀损伤试验研究

为分析微颗粒对空蚀损伤及噪声的影响,开展不同水质的检测,提出水质的模拟方法,进行不同水质中的振动空蚀噪声试验、旋转圆盘试验以及循环水槽船后螺旋桨噪声的对比试验。结果表明:水中微颗粒含量对空蚀有较大影响,微颗粒含量高,空蚀破坏更严重;微颗粒对螺旋桨无空泡状态的噪声影响较大,可提高螺旋桨噪声的总声级,而对空泡状态下的螺旋桨噪声影响则不大。     

微颗粒影响螺旋桨噪声及空蚀损伤试验研究北大核心CSCD

为分析微颗粒对空蚀损伤及噪声的影响,开展不同水质的检测,提出水质的模拟方法,进行不同水质中的振动空蚀噪声试验、旋转圆盘试验以及循环水槽船后螺旋桨噪声的对比试验。结果表明:水中微颗粒含量对空蚀有较大影响,微颗粒含量高,空蚀破坏更严重;微颗粒对螺旋桨无空泡状态的噪声影响较大,可提高螺旋桨噪声的总声级,而对空泡状态下的螺旋桨噪声影响则不大。     

三维水翼片空泡尺度效应研究

针对三维水翼的片空泡尺度效应问题,建立LES湍流模型对三维水翼的片空泡生成情况进行计算研究。模拟了片空泡在一个周期内的生成和脱落过程,空泡计算结果与试验做了详细对比,发现LES湍流模型的计算结果与实验结果吻合较好,能较为完整的显示片空泡的脱落过程。研究了来流速度和模型尺度的变化对片空泡产生的影响,发现速度对初始片空泡数基本无影响,而模型尺度对片空泡的形成和发展有影响,但该影响并不大。在此基础上推导了新的初始片空泡数的尺度效应公式。     

三维水翼片空泡尺度效应研究

针对三维水翼的片空泡尺度效应问题,建立LES湍流模型对三维水翼的片空泡生成情况进行计算研究。模拟了片空泡在一个周期内的生成和脱落过程,空泡计算结果与试验做了详细对比,发现LES湍流模型的计算结果与实验结果吻合较好,能较为完整的显示片空泡的脱落过程。研究了来流速度和模型尺度的变化对片空泡产生的影响,发现速度对初始片空泡数基本无影响,而模型尺度对片空泡的形成和发展有影响,但该影响并不大。在此基础上推导了新的初始片空泡数的尺度效应公式。     

船舶柴油机缸套穴蚀的原因分析及预防措施

缸套穴蚀是船舶柴油机汽缸套常见的一种损伤形式，其对船舶柴油机工作的可靠性和使用寿命有很大影响。缸套穴蚀主要形式是局部的蜂窝状的孔穴和麻点，而缸套穴蚀的成因机制主要有电化学腐蚀、空泡腐蚀等。文章论述了柴油机主要部件、冷却水系统、柴油机工况等因素对穴蚀的影响，最后指出预防穴蚀的基本措施和原则。[编者按]     

美国密西根大学教授汉密特应邀来华讲学

为了推动和促进我国空化及空蚀机理的研究工作,经部领导批准,中国造船工程学会船舶力学学术委员会与中国船舶科学研究中心于1982年5月12日至5月22日,在江苏无锡联合举办了空蚀机理学习班,邀请美国密西根大学教授汉密特来华作专题讲座,全国各有关方面38个单位85位中高级技术人员参加了学习班。汉密特教授长期从事空化及空蚀机理的研究工作,是当前世界上著名的空泡机理权威。这次来华讲学共进行十三个单元、十个学时,内容有:     

螺旋桨设计参数对桨叶片空泡性能的影响分析

文章基于扰动速度势面元法建立了在均流条件下螺旋桨桨叶片空泡数值预报方法,空泡模型采用压力恢复闭合模型。通过对5600TEU集装箱船螺旋桨空泡的数值预报,以及与试验结果的比较,验证了该方法的可行性。该方法能够较为快速准确地预报螺旋桨桨叶片空泡,可用于分析参数对螺旋桨空泡性能的影响,为抑制螺旋桨空化设计提供基础。在此基础上重点分析了桨叶侧斜、纵倾以及桨叶剖面型式对螺旋桨空泡性能的影响,计算表明加大侧斜能够减少空泡面积,空泡向外半径偏移;桨叶剖面的设计对空泡性能影响较大,优化设计桨叶剖面可以有效减少空泡面积,提高螺旋桨抗空化能力;纵倾向压力面弯曲的分布形式可以改善梢部的压力分布,减少叶梢附近空泡长度,从而可望减少由空泡引起的脉动压力。     

船舶柴油机缸套的穴蚀分析

缸套穴蚀是船舶柴油机汽缸套常见的一种损伤形式，这对船舶柴油机工作的可靠性和使用寿命有很大影响。缸套穴蚀主要形式是局部的蜂窝状的孔穴和麻点，而缸套穴蚀的成因机制主要有电化学腐蚀、空泡腐蚀等。随着柴油机转速、有效压力、比功率的提高，相应的比重量逐渐降低，其结构日益紧凑和零部件壁厚减薄，船舶柴油机缸套穴蚀破坏日益引起人们的关注。文章论述了柴油机主要部件、冷却水系统、柴油机工况等因素对穴蚀的影响，最后指出预防穴蚀的基本措施和检修方法。     

回转体空化起始的特征

本文介绍通用的回转体模型在两类水筒(有、无吸收器)中观察空化起始的试验结果,并考察空气含量、表面粗糙度对空化起始的影响。在模型适当位置加适当的粗糙度后,其起始空化数值反而低于光滑体的值,在水筒的堵塞值下,空化起始即被抑止。空化起始时,空泡有强烈的不稳定特征,引起空蚀。通过模型边界层状态的理论计算,并与空化起始位     

前缘抽吸对水翼水动力及空泡性能的影响（英文）

为了研究船用水翼前缘抽吸设置对其水动力性能及空泡性能的影响,应用数值模拟的方法进行了系统的计算分析。首先,以NACA0012为研究对象,采用两种湍流模型对翼型绕流进行模拟,通过与实验值对比,确定了合理的湍流模型。随后,计算分析了船用水翼添加前缘抽吸作用后,升力系数、阻力系数和升阻比的变化情况,及对失速角的影响,结果表明船用水翼在前缘布置吸口后可以提高失速角,扩大稳定工作攻角范围,提升翼型升阻比,起到增效的作用。最后,计算了NACA0012翼型及在其前缘加吸口水翼的定常与非定常空泡流动的数值模拟,计算结果表明:定常流动时,在翼型前缘加上吸口,可使空泡尺寸减小,改善了水翼的空泡性能;非定常流动时,加上吸口,可使空泡周期变长,空泡变化范围减小,抑制大规模空泡云的脱落,减少对水翼表面的剥蚀作用,降低空泡对水翼性能的影响。     

系列头体的空泡试验研究：初生空泡与发展空泡形态

学了掌握空泡形态及空泡水动力特征，为工程设计提供依据，本文对五个典型头体在不同空泡数，不同攻角条件下肩空泡形态特征进行了水洞试验研究，建立了平头系列轴对称体在不同攻角条件下的初生空泡数和发展空泡特征几何参数的工程计算公式。     

螺旋桨空化尺度效应的试验研究

本文描述了空泡水筒中一种可减小由粘性引起的空泡尺度效应的有液方法。在Sydney-Ezpress模型螺旋桨吸力面导边处加上不同的粗糙度,观察了不同试验雷诺数下桨叶上的空泡形态和边界层流态,建立了在CSSRC空泡水简中进行模型桨空泡试验时减小尺度效应的方法。试验结果表明:当试验雷诺数Re_(0.7R)<1.84×10~6时,需在桨叶导边加粗糙粒子,并使粗糙度雷诺数Re_K>650,以减小空泡试验中由于粘性引起的尺度效应。     

高空泡数高转速高效率螺旋桨推进系统

一、引言船舶螺旋桨随着转速的提高会产生空泡。局部空泡使螺旋桨产生点蚀,片空泡使桨的推力和效率下降,以至产生振动和噪声。因此,普通螺旋桨存在一个空泡临界转速 N_c,超过这个转速是不适宜的。虽然全空泡翼型螺旋桨能在高转速工况运转而越过空泡区,但随着转速的提高其效率相应降低。     

热管锅炉给水系统中的空蚀条件

本文研究了热管锅炉给水系统中的空化现象。研究结果表明,在沸腾的流体中,有可能出现临界空泡。文中导出了能预估过冷沸腾条件下空泡的发生和成长的Sigma表达式。分析结果表明,从空蚀的观点出发,在流体的工作压力被指定后,合理地选取气-液型热管式换热器的工作温度是很重要的。     

水力机械中的空蚀研究综述

空蚀是危害水力机械安全稳定运行的主要因素之一。针对该课题的研究不但涉及复杂的多相流相变问题,还涉及固体材料应变与质量损失问题。本文从试验方法、理论模型和数值预报方法三个方面对国内外空蚀问题的研究进行了概述,简要分析了目前各领域的发展现状与存在问题,指出目前主要有直接测量、间接测量以及同步测量的空蚀试验方法,并评述了各方法的优缺点;介绍了不同的空蚀理论模型及衍生的相应数值模拟预测方法;最后总结了空蚀问题研究的发展方向。     

均匀流场中螺旋桨空泡数值模拟

在FLUENT软件中,采用多块结构化网格对业内选作标桨的E779A桨和PPTC桨进行了均匀来流下的空泡数值模拟。空泡模型采用基于输运方程的完整空化模型。研究表明:不可冷凝气体质量分数对空泡流场的计算结果影响较大。比较发现:数值预报的空泡形态,无论叶背部还是叶面部的片空泡,均与试验结果吻合较好;相同工况下所得螺旋桨推力系数、扭矩系数也与试验结果一致。     

空泡及分离尾流对细长回转体附加质量影响的试验研究

带空泡航行体的附加质量是个国际上还没有解决的问题，为了预测细长体在带空泡航行时的水下轨迹，工程上必须解决空泡对附加质量λ２２的影响这一实际工程问题，为此，本文针对三种没模型进行了带空泡航行时的附加质量的试验研究。试验是用振动翼机构在中国船舶科学研究中心０３Ａ空泡水筒上实现的，采用与平面运动机构相类 的数据处理方法分离邮模型作横荡运动时的附加质量和位置导数。变化水筒中的水束或空泡数，可得到附另质量和     

螺旋桨空泡和噪声特性试验研究（英文）

本文通过螺旋桨空泡噪声模型试验,研究螺旋桨空泡和噪声特征,以及螺旋桨不同阶段空泡和噪声的关系,探究螺旋桨噪声产生及控制机理。建立了螺旋桨空泡和噪声同步测试方法,针对2400 TEU集装箱船螺旋桨开展模型试验。从螺旋桨模型试验结果分析得出:片空泡脱落形成梢涡空泡产生的噪声量级最高,且具有宽带特性,梢涡空泡噪声量级次之;模型状态下片空泡脱落形成梢涡空泡,以及独立的梢涡空泡引起的空泡噪声均在1 000 Hz附近存在明显峰值,对应实桨的峰值频率为50-60 Hz。     

螺旋桨空泡和噪声特性试验研究

本文通过螺旋桨空泡噪声模型试验,研究螺旋桨空泡和噪声特征,以及螺旋桨不同阶段空泡和噪声的关系,探究螺旋桨噪声产生及控制机理.建立了螺旋桨空泡和噪声同步测试方法,针对2400 TEU集装箱船螺旋桨开展模型试验.从螺旋桨模型试验结果分析得出:片空泡脱落形成梢涡空泡产生的噪声量级最高,且具有宽带特性,梢涡空泡噪声量级次之;模型状态下片空泡脱落形成梢涡空泡,以及独立的梢涡空泡引起的空泡噪声均在1000 Hz附近存在明显峰值,对应实桨的峰值频率为50-60 Hz.