新型桨后消涡助推叶轮敞水性能数值模拟

为了提高螺旋桨的推进效率,回收螺旋桨后大量旋转水流的能量损失,提出在桨后安装消涡助推叶轮,对螺旋桨和消涡助推叶轮组合系统进行敞水性能数值模拟,计算结果与螺旋桨敞水性能数值结果对比表明,加装消涡助推叶轮组合系统的推进效率提高9.113%。     

船用桨后固定组合叶轮节能效果研究

船用桨后固定组合叶轮是一种新型螺旋桨节能装置。为了解其节能机理并验证节能效果,基于计算流体力学(CFD)方法对该问题进行研究。首先选用B4-65螺旋桨进行敞水数值模拟,验证计算模型和方法的正确性;然后重点对螺旋桨在加装桨后固定组合叶轮后的水动力性能进行模拟。结果表明:桨后固定组合叶轮能够较好地削弱螺旋桨后方的梢涡与毂涡,回收尾流能量。而且该节能装置能与螺旋桨产生有利干扰,增加桨叶上的推力。在低进速区(J0.4)时,该节能装置能达到2%以上的节能效果。     

内贸集装箱船光芒型前置导轮设计及应用验证

光芒型前置导轮是一种具有比导管半径更长的定子叶片、适用于尾部较瘦削的船舶的新型水动力节能装置。它安装在螺旋桨前方,用于改善螺旋桨入流均匀性并产生与螺旋桨旋转方向相反的预旋转流动,从而可以降低螺旋桨尾流能量损失,取得可观的节能效果。论文以一艘内贸航线的4000 TEU集装箱船为研究对象,开展了光芒型前置导轮的优化设计、CFD数值模拟、模型试验验证和实船应用验证。经船模试验验证,为目标船设计开发的光芒型前置导轮可节能4%以上,节能效果显著。这也得到了实船试航验证。     

船舶推进的一种能量分析方法

本文根据作者提出的关于船舶推进的能量分析方法和一条系列60船模带桨与不带桨条件下丰富的尾流场测试数据,计算出该船模推进系统的能量收支关系。计算结果表明:(1)T.T.Huang等提出的轴对称体-螺旋桨标称流场相互作用的非粘性性质假定对一般常规船型也成立。这一性质可以作为计算船体实效伴流的基础。(2)算例中螺旋桨充分吸收了船体的高能轴向伴流,并相应使得桨后轴向动能损失受到限制,两者均有利于推进效率的提高;而由于船体的切向伴流微小,桨后旋转动能损失很大,引起推进效率的损失。(3)桨盘面不同距离处多个截面所作的能量分析,不但定量显示出各种能量关系,也可说明船体后螺旋桨尾流的某些性质。     

大型集装箱船节能导轮设计研究

采用CFD方法开展了大型集装箱船前置预旋导轮参数优选工作。首先参考节能装置母型设计了大型集装箱船的节能导轮参数,并进行了初步建模和水动力评估。随后开展了节能导轮的优选工作,主要针对导叶攻角、导管长度和扩展角三个参数进行了方案优选,对最终优选方案进行了评估,模型节能效果约为3%,并且预报实船节能效果约为4%,节能效果较好。通过流场分析可知,安装节能装置后,降低了螺旋桨引起的尾流旋转能量损失。项目研究可为大型集装箱船节能导轮设计参数选取提供参考。     

船舶螺旋桨设计方法的回顾与展望

船舶螺旋桨设计一般可分为图谱设计和理论设计两种,为满足螺旋浆越来越高的性能要求,对这两种设计方法的发展历史及其各自的优缺点分别进行了阐述。经比较分析,面元法能为螺旋浆的设计提供可靠的理论基础和计算手段,并且对船舶螺旋桨的研究方法进行了展望。     

闭式深隧道船舶螺旋尾流对浮态的影响

本文分析螺旋浆尾流和隧道相互作用产生的举力，在举力作用下船舶浮态发生变化，利用浮态变化设计隧道螺旋浆，可以提高推进效率。     

闭式隧道中螺旋桨尾流的运动特点和桨后隧道长度的确定

本文分析了螺旋桨尾流在隧道中的运动特点；为了取得较高的推进效率，桨后隧道长度必须保证轴向诱导速度在隧道内达到常值。     

非对称深隧道中水流运动的特点

通过分析非对称隧道对螺旋桨来流和尾流受力情况的影响，说明螺旋桨来流中旋转运动产生的原因，指出螺旋桨尾流中旋转速度变化原因，在设计当中合理利用上述特点，提高推进效率。     

前置预旋导轮各部分对其性能的影响研究

前置预旋导轮良好的节能效果已经得到大量实船验证。为了研究这种节能装置各部分对其节能效果的影响,针对一型7万吨级油船,设计了前置预旋导轮方案,并将其拆分为导管和定子2种节能装置进行分析。文中利用RANS方程模拟带与不带节能装置的船模快速性试验,分析加装不同节能装置带来的影响,并进行了模型试验验证。结果表明,前置预旋导轮产生较好的节能效果主要是由于其具有的叶片产生了预旋作用,使得船后螺旋桨效率提升明显,导管在其中不扮演关键角色,基于CFD的数值方法评估这类节能装置附体的节能效果与模型试验结果基本一致。     

船用螺旋桨及桨后发电机设计可行性研究

[目的]以概念船舶节能装置为研究对象,[方法]在船用螺旋桨后布置尾流发电机,利用螺旋桨的高速尾流推动发电机叶轮旋转,从而带动发电机组,将尾流能回收转化为电能,降低船舶的总体能耗。将螺旋桨及海流发电机视作组合推进器一体设计,采用涡格法分析桨的水动力性能,采用原创的改进叶素动量方法评估桨后处于高度非均匀流场中的发电机的性能。采用遗传算法设计最佳的海流发电机叶片几何,为某实船提供设计方案,并通过CFD方法验证方案的性能。[结果]经与原桨比较,结果显示:在进速系数不变的情况下,组合推进器的推力可提高约4%,但收到功率略有增加;如果调整转速,则组合推进器在推力略有损失的情况下可降低能耗3.43%。[结论]计算分析证明了该节能装置的可行性,可作为降速航行的替代方法。     

64000 t散货船组合节能装置节能效果分析

简要介绍国内外相关船舶节能的研究与进展,分析加装前置导轮和消涡鳍组合节能装置后船舶节能原理及效果,通过64 000t散货船模型试验和实船试航数据,对比分析未加装节能装置的同系列船舶,结果显示加装节能装置后压载工况下的船舶节能效果为4%~6%。     

翼剖面优化理论在螺旋桨设计和减荷切削中的应用

用Epller的叶剖面设计方法与螺旋浆升力面理论相结合的方法进行了水翼剖面的优化，并将其应用到螺旋桨减振降噪设计中获得了显著的效果，在螺旋桨减荷切削中用优化水翼剖面获得了出奇制胜的成功。     

舵球节能

除了主机、螺旋桨和船体线型以外,舵作为每一艘商船必不可少的重要设备是否也有节能潜力可挖?八十年代初,日本川崎重工的科研人员对这一问题进行了深入的探讨,在船模试验观察螺旋桨后水流流场时发现,螺旋桨后中心部位水流相当紊乱,出现了一些漩涡,为了减少部份能量损失,最简单的方法是加长螺旋桨毂帽,使桨毂长度超过螺旋桨直径的一半,便可达到十分理想的整流效果。但这一措施实际上行不通,因为这样一来,舵远离螺旋桨尾流,舵效大打折扣,对船舶操纵性带来不利影响,直接影响航行安全。经过多次试验,川崎重工发现只要在舵上正对螺旋桨毂处加装一流线型回转体,简称之为RBS舵球,其     

浅析深隧道螺旋桨的设计原理

本文利用螺旋桨理论分析隧道中螺旋桨的举水过程，经过数学推导，导出螺旋桨，隧道和船舶吃水之间的关系式；在流体力学基础上，分析桨前隧道中水流的压力场和速度场，导出桨前隧道主要纵剖线和横线型的设计原则，通过对螺旋桨尾流速度场的简要分析，导出桨后隧道部分的设计原理。     

现代船用螺旋桨设计应用程序研究

通过建立在现代螺旋桨数值升方面理论一涡格法基础上的计算程序的数值试验，对照实验数据，改进了程序计算结果的准确性。应用程序设计了螺旋桨，并进行了模型试验，螺旋桨的推进和空泡性能符合设计要求，进一步证明了设计程序的实用性和可靠性。为了方便应用程序，采用混合编程形式，构成现代螺旋桨实用程序包。该程序包可以完成螺旋桨理论设计、水动力性能计算、最佳侧斜选择和绘制螺旋桨图纸等工作。     

推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响

考虑利用螺旋桨旋转尾流能量以及提高航向稳定性,提出一种带推力鳍的吊舱推进器,采用CFD方法计算其不同进速下的推力系数、转矩系数以及侧向力,并与常规吊舱推进器水动力性能进行了比较。结果表明,加推力鳍后推进效率最大提高达1.6%,航向稳定性也明显改善,鳍的存在有效分割了螺旋桨旋转尾流,引起诱导速度及舱体压力的变化。     

前置定子后置定子推进装置实船试验效果明显

最近,由中国船舶科研中心设计的前置定子、后置定子推进装置在江苏省泰州市航运公司18号轮(21m、99kw),进行了螺旋桨前后加装该推进装置的实船试验,取得了较好的节能效果。前置定子即存桨旋桨前方,加装一个固定的桨,使水流在进入螺旋桨之前产生一个预旋     

基于PIV实验数据的螺旋桨尾涡结构分析

为了预报螺旋桨非定常水动力性能,针对大量的螺旋桨尾流场二维PIV试验数据,分析了尾流中尾涡片经过区域速度的分布情况,分析了螺旋桨尾涡结构。获得了速度亏损、涡片分层等诸多尾流特征,获得了螺旋桨尾涡静态结构特征以及该结构特征在尾流中的演化。文中分析所获得的定量信息可以为螺旋桨设计以及螺旋桨非定常水动力性能预报提供帮助。     

9万吨级散货船消涡鳍设计与节能效果验证

消涡鳍(hub vortex absorbed fins,HVAF)是一种船舶推进器水动力节能装置,用来回收螺旋桨毂涡能量。它由一组安装在螺旋桨导流帽上的小叶片组成,叶片数与桨叶数相同。论文以一艘9万吨级散货船为研究对象,开展了消涡鳍设计、CFD节能效果评估、模型试验验证和实船营运节能效果分析。CFD评估表明,加装消涡鳍后,螺旋桨的效率提高2.2%。模型试验显示,加装消涡鳍后螺旋桨的效率可提高2.7%。由实船运营数据分析可知,与未安装消涡鳍的一艘姊妹船相比,加装消涡鳍可节能4%以上。