实效伴流雷诺数影响的数值模拟

本文用数值计算的方法模拟三维船舶尾流与螺旋桨之间的相互作用,计算在四个不同量级雷诺数值情况下的水动力性能,船浆干扰采用三维不可压ＲＡＮＳ方程、ｋ－ε湍流模型和升力面理论作为基本研究工具进行进行相互干扰和迭代来预报此复杂流场及其螺旋桨的水动力性能,比较四个不同量级雷诺数情况下实效伴注分布及实效伴流分数的计算值,初步探索实效伴流的雷诺数影响。     

肥大型船舶伴流分数的估算方法研究

基于肥大型船的快速性试验数据,通过对传统估算公式结果的分析及船舶伴流成因的研究,选定部分船型参数及无因次量作为影响因子,建立线性数学模型,采用逐步回归法得到一种新的、更加精确的肥大型船伴流分数估算方法,通过实例验证其精确性和正确性。     

基于欧拉方程的实效伴流计算

采用有限体积法计算螺旋桨与船尾的干扰流场,船尾流场采用欧拉方程进行求解,通过与螺旋桨性能计算程序相互迭代确定其实效伴流场。对桨盘处轴向伴流的计算表明,计算结果是合理的。     

潜艇的实效周向伴流

单轴潜艇的实效周向伴流应被考虑。本文提出了潜艇实效周向伴流的确定和功率的算法。     

斜流中船舶水动力及伴流场数值预报分析

船舶的斜航状态会造成船尾伴流场不均匀,使螺旋桨桨叶承受周期性的变化力,降低螺旋桨性能并导致空泡现象恶化和船舶振动.为预报斜航状态下船舶水动力及船尾伴流场,采用混合网格技术,利用RANS方法和VOF模型,考虑自由液面的影响对KCS船开展了直航和斜航状态下数值预报分析.首先对船舶直航状态进行数值分析,得到的结果与试验结果比较接近,进而对船体在斜航状态下进行了数值模拟.结果表明,漂角的存在会对船舶阻力产生较大影响,且对球首底部和船尾舭部压力分布影响较大,导致兴波阻力增大,船尾伴流场均匀性变差,对螺旋桨激振力不利.     

船舶尾部伴流对螺旋桨应力变形与振动的分析

针对船舶螺旋桨在航行过程中,受到周围水域复杂伴流的影响,使螺旋桨受力不均,导致螺旋桨的结构应力变形增大,进而发生螺旋桨断裂甚至失效的现象,以某散货船为例,用有限元分析方法对其进行双向流固耦合仿真。利用瞬态仿真模拟螺旋桨周围水域的流线变化,分析螺旋桨的应力与变形、振动以及模态变化,并且通过控制变量法,将有无伴流存在的分析结果进行对比,研究伴流对螺旋桨受力变形的影响程度。研究结果表明,不均匀的伴流会极大地改变螺旋桨周围水域的流线运动状态,使得其受力变形更加不均匀,增大其振动变形状态。     

双浆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艘内河双浆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浆盘处势伴流的分布规律,得出了一些初步结论,结果表明,双浆船势伴流分数占总伴流分数的比例并不大,因此若用预估单浆船的伴流分数公式来预估双浆船是不可行的。     

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。     

排水型船标称伴流的数值模拟与分析

本文分析了集装箱船和散货船的船舶阻力和标称伴流的性能。采用CFD方法比较网格分布模式和湍流模型等影响因素,并将计算结果与实验值进行了比较。通过分析三种网格方案和两种湍流模型的结果,得到计算标称伴流的最优方案。以某散货船的标称伴流为例进行计算,得到“钩状”伴流。同时,对“钩状”伴流产生的原因进行了较好的分析。预测结果表明：VOF两相流模型的船体阻力计算值与实验值有很好的一致性;集装箱船标称伴流场的轴向伴流、切向伴流与径向伴流的计算值与实验值吻合较好,变化趋势保持一致,验证了本方法设置的可行性。     

沿岸航行肥大型船舶的流场偏移特性研究

以国际标准油船KVLCC2为研究对象,基于RANS方程,对其沿岸航行时在浅水与岸壁效应联合作用下船体周围黏性流场的变化特性进行数值模拟.对网格无关性和湍流模型进行验证,并将水动力和流场计算结果与试验值相对比,以验证数值方法的可行性.改变水深、船-岸距离和航速3个参数,计算对比周围流场的变化、船体表面压力的变化和伴流分数的变化,重点分析船尾伴流的偏移特性,给出桨盘处伴流分数的变化趋势和平均值.研究结果表明,随着水深和船-岸距离的减小,桨盘处伴流分数沿周向的分布呈不对称性;水深和船-岸距离同时减小会使桨盘处流场向岸壁偏移更明显;航速变化对流场偏移的影响较小.     

船模伴流场修正对螺旋桨激振力预报的影响

介绍Hoekstra船模伴流修正方法、伴流模拟方法及螺旋桨激振力测量的试验过程。以第16届ITTC推荐的Sydney Express桨为研究对象,在上海船舶运输科学研究所空泡实验室用网格方法模拟船舶艉部流场,通过布置在桨模上方相应位置平板上的5个传感器进行了脉动压力测量。比较螺旋桨在船模伴流场和使用Hoekstra法换算得到的实船伴流场中工作时激振力的预报值及桨模空泡形态,并与实桨对比,就伴流场修正对螺旋桨激振力预报的影响作了探讨。     

舰船尾流气泡层散射相位函数的计算与分析

利用Mie散射理论及其递推公式并结合舰船尾流气泡的测量结果,得到了舰船尾流中气泡群的散射相位函数。通过对散射相位函数的分析与讨论,得出：尾流存在时间及气泡群分布模型参数的变化对散射相位函数的影响较小,仅当小半径气泡密度增加时其后向散射强度略有减小;尾流气泡相对于海水的折射率变化是影响尾流气泡群散射相位函数的主要因素,相对折射率越大,后向散射越弱。     

基于Vega Prime的舰船尾流视景仿真研究

为了在虚拟海洋环境中模拟真实的舰船尾流效果,建立了舰船尾流视景仿真系统,并给出了舰船尾流的基本模型。该系统在MFC应用程序的基础上采用了多线程技术,并结合Vega Prime的海洋模块真实地模拟了舰船尾流随舰船速度和时间的动态变化效果。系统的仿真结果表明,此虚拟视景系统平台具有较高的适用性,不仅节约了研究经费,同时获得了很好的视觉效果,为下一步海上虚拟对抗视景平台的研究打下良好的基础。     

伴流补偿导管节能增效的CFD评估方法研究

该文以某艘82 000 t散货船为研究对象,探讨伴流补偿导管节能增效的CFD评估方法。通过研究发现,用船身效率的增额与船体阻力的增额之差来衡量伴流补偿导管的节能增效效果是可行的,并且该节能增效的CFD评估方法得到了试验结果的验证。     

肥大型船满,压载状态下尾部伴流场的分析与探讨

对４ 艘肥大型船舶在满、压载状态下尾部伴流场测试结果进行分析、比较,探讨肥大型船在不同状态下尾部伴流场的特征及其对尾部振动的影响,介绍对这４ 艘船尾部加装节能装置前置导管后在满、压载时伴流场的测试与分析结果,着重提出前置导管对满、压载状态下尾部伴流场的影响     

舰船尾迹气泡上浮运动的一种表征模型

气泡上浮运动是舰船远程尾迹气泡场特征的重要组成部分。本文首先综合考虑水中气泡上浮与扩散传质这两个相互耦合的因素,构建了能够表征舰船远程尾迹场中气泡上浮运动的数学模型：进而利用该模型计算分析了远程尾迹气泡场气泡数密度的变化情况,计算值与实验结论吻合良好,表明了该模型的正确性与应用价值。     

基于CFD和伴流场优化的肥大型船球鼻艏数值选型研究

在某肥大型船母型船的基础上设计了几种球鼻艏外形方案,基于CFD技术预报了母性船桨盘面处的伴流分布,通过与试验结果的对比分析,检验了数值预报方法的适用性,在此基础上采用该方法预报了不同球鼻艏方案的桨盘面处的轴向伴流,并使用WOF方法来衡量不同球鼻艏方案对应的轴向伴流均匀情况,通过对比分析得到一种伴流分布相对较好的球鼻艏方案.     

多桨船舶自航因子数值预报

以某四桨水面船舶为研究对象,基于RANS方法和滑移网格技术,建立船、附体和螺旋桨整体计算模型,并运用小范围改变螺旋桨转速的方法和前后桨分别计算的方法预报该船的自航因子。结果表明：四桨船舶内、外桨的自航因子并不相等,内后桨的实效伴流分数和推力减额分数均比外前桨的大;提出的方法计算结果可靠,能够体现四桨船舶自航因子的差异性,并且符合推力减额与伴流关系的一般规律,可为多桨船舶的自航试验提供依据。