船舶喷水推进系统数学建模及仿真研究

在船舶喷水推进系统中,喷水推进装置控制系统参数设定正确与否将直接影响喷水推进泵的工作安全性.文章依据喷水推进系统的工作原理建立了适用于系统动态工况仿真的船舶喷水推进系统数学模型;从避免喷水推进泵在工作过程中进入使用限制区域的角度出发,重点对推进系统中主机与喷水推进泵的工作匹配关系进行了分析,并通过仿真研究对喷水推进系统某些关键控制参数的正确设定方法进行了具体分析.     

基于MATLAB的船舶喷水推进装置设计分析系统

以MATLAB为工作平台，应用其仿真软件包Simulink对喷水推进船舶建立了运动数学模型，再利用MATLAB的遗传算法工具箱GAOT将喷水推进器的设计过程做成程序包，只需输入已知数据，系统便能自动算出喷水推进器的主要匹配参数的优化组合值。仿真算例表明，船舶性能，尤其是快速性得到了提高。     

船舶喷水推进系统匹配特性仿真分析

以某型采用喷水推进的双体船为研究对象,借用MATLAB／SIMULINK软件平台开发了喷水推进系统仿真模型,通过对稳态和加速、换向、回转等动态工况的仿真分析,揭示了“船-机-桨”稳、动态匹配性能的特点,以及与螺旋桨推进舰船“船-机-桨”匹配的区别。     

船舶高速喷水动力推进器设计与仿真分析

随着喷水推动技术和喷水推进器制作技术的发展,越来越多船舶采用喷水式推进方式。基于Ansys仿真软件,对进水流道、叶轮和导轮、喷泵喷嘴以及船舶倒车机构进行设计原理分析和仿真研究。结果表明,进水流道、叶轮和导轮、喷泵喷嘴以及船舶倒车机构对高速喷水动力推进器性能具有显著影响,优化结构尺寸能够提高喷水推进器性能。结合不同控制方法设计航向航速控制器,在航向航速稳定控制的基础上,提高船舶的适航性,为该类船舶的控制系统设计提供理论依据。     

一种船舶推进同步电机矢量控制方法

轴带电机用于船舶推进是轴带发电机/电动机助推系统的一大特色.这种电力推进提高了船舶的可靠性、安全性和机动性.根据轴带发电机/电动机助推系统的应用和系统特性,在PTI模式下采用同步电机矢量控制方法使系统控制性能达到最优.运用工程软件MATLAB对系统进行了建模与仿真.仿真结果表明:该控制方法具有良好的动态性能和稳定性.     

双喷水推进船舶的运动控制技术研究

探讨采用双喷水推进无侧推器船舶的转向和横移控制能力,分析船舶动力和运动规律,设计自动控制器实现船舶的运动控制.采用三自由度运动数学模型,通过设计推进力大小方向和倒车斗综合控制器来调节喷水推进力对船舶进行控制,达到船舶运动的特定要求的目标.通过对10m滑水型艇的实例进行计算,仿真结果表明,通过对喷水推进器喷水方向和倒车斗的联合操纵,系统具有较强的跟踪特定运动能力.     

无人艇直驱式电液伺服舵机系统建模与仿真

喷水推进舵机在船舶行业被广泛用于实现船体的转向控制,是船舶最重要的辅件之一。直驱式电液伺服系统因结构简单、能源效率高而特别适用于喷水推进无人艇的舵机系统。本文以"精海"无人艇的喷水推进直驱式电液伺服舵机系统为研究对象,添加执行机构曲柄-滑块和喷水负载的模型,构建较精确和完整的舵机仿真系统。     

正排量泵喷水推进技术

喷水推进是一种高性能的船舶推进方式.针对当前船舶推进器存在的问题,介绍了一种新型以正排量泵为核心的喷水推进方式,比较分析了正/负排量泵喷水推进两者的优缺点,得出正排量泵喷泵喷是一种能进一步改善船只性能的推进技术.     

喷水推进技术发展综述

该文针对喷水推进系统的控制体、推力表征、喷水推进与相互影响等基础理论研究,喷水推进泵、进口流道、操舵倒航机构、低噪声推进器等喷水推进系统的核心设计方法、相关仿真评估与试验验证手段,以及喷水推进装置在高速军、民船舶与两栖车辆三大领域的典型应用现状,进行了系统性论述。根据喷水推进技术特点以及其与现代技术发展的融合,提出了喷水推进与船体一体化系统设计、水动力设计从宏观走向微观、喷水推进数字化与智能化技术、集成电力驱动的喷水推进系统、面向隐身需求的喷水推进协调设计等喷水推进技术发展趋势。     

船舶喷水推进介绍及设计方法

喷水推进是一种特殊的船舶推进型式,近二十年来才逐渐发展成熟。由于喷水推进具有噪声小、适应变工况能力强、抗空泡性能良好等优点,因而在高速、高性能船舶上得到越来越多的应用。本文分析了喷水推进的特点及工作原理,阐述了设计参数的计算、选择方法.本文最后总结了喷水推进器四种不同的设计流程。     

喷水推进研究综述

该综述分三部分介绍了当今世界喷水推进技术研究的前沿情况:第一部分是喷水推进器的理论研究、试验研究和CFD的应用;第二部分涉及喷水推进装置的模拟仿真、航行试验、喷水推进器与船体的相互作用,以及喷水推进装置的总体设计;第三部分则是几种新型喷水推进器及装置的介绍.     

穿浪艇推进智能控制仿真初步研究

基于高速船运动原理、模糊控制理论和Matlab工作平台,对穿浪艇喷水推进智能系统进行了数学建模,并编制了Simulink仿真软件。大量仿真实验结果表明:该仿真系统界面友好和运行可靠;穿浪艇喷水推进系统的智能控制在超调量、稳定性、抗干扰能力、经济性等方面都达到了比较理想的效果。智能控制对于穿浪艇的推进效率和航行经济性都有明显的改善。     

泵喷水推进器分析与设计改进

通过CFD仿真技术获取了某快艇原载轴流式泵喷水推进器的性能,并通过经典计算发现原载轴流式喷水推进器的额定流量与快艇阻力特性不匹配,且其扬程远远低于期望值。新的泵喷水推进器主要从两个方面进行了改进：一是通过调整喷嘴出口口径使泵喷水推进器在最优效率点运行时正好符合快艇的阻力特性;二是提高泵喷水推进器的扬程使其满足能量平衡的需求。根据确定的参数设计了新的斜流式泵喷水推进器。通过CFD仿真表明斜流式泵喷水推进器达到了设计指标。试水试验表明配备新的泵喷水推进器后快艇达到了期望的要求。     

组态式船舶电力推进系统仿真软件设计与实现

针对船舶电力推进系统方案论证效率低、成本高等问题,开发了一款组态式船舶电力推进系统仿真软件。对船舶电力推进系统进行结构划分,并建立了系统的数学模型和仿真模型,并封装形成模型库。使用Matlab/GUI开发界面层,用M语言对Simulink模型进行调用与控制。使用SQL Server 2008创建数据库,实现数据的存取和管理功能。基于该软件对某船舶电力推进系统设计方案进行组态式的图形化建模,并设计了典型工况的仿真实验。结果表明,仿真模型较好预报了实船运行工况。由此可见,该软件可有效验证船舶电力推进系统设计方案。     

基于MFC对SIMULINK二次开发的喷水推进系统仿真

提出了使用MFC对Matlab/SIMULINK进行二次开发的方法,该方法是通过MFC编写程序驱动SIMULINK模型转换来的C++源代码而实现的。这既可以发挥SIMULINK仿真能力强的优势,又可以充分利用MFC编程的高效性、灵活性,提高仿真软件开发的效率。以某喷水推进船仿真程序为研究对象实现了MFC对SIMULINK的二次开发,得到了适用于该喷水推进船各种工况的仿真软件,并以回转过程与加速过程为例进行了仿真计算。     

喷水推进器空化监测技术研究

由于喷水推进船良好的快速性、机动性、高效率和低噪声,喷水推进技术在现代舰船上的应用越来越广泛.但喷水推进器在运行过程中容易进入空化区,影响其推进性能和使用寿命.建立空化监测系统是目前解决这一问题最有效的方法.喷水推进器的空化特性同螺旋桨的有较大差异,目前尚未进行深入的研究.本文分析了喷水推进器的空化特性,阐述了其空化监测的机理,建立了空化监测系统,对喷水推进器空化监测技术进行了研究.空化监测的关键在于选择合适的空化监测参数,选取适当的测量位置,以及采用有效的信号分析处理方法来进行空化特征的提取.     

喷水推进船避免喷泵气蚀的仿真研究

为了解决喷水推进船在各种工况下,喷泵工作在气蚀区的问题,利用Simulink与MFC(Microsoft Foundation Class)集成的方法开发出了可用于制定喷水推进装置在回转、加速等工况下,避免喷泵在空化区运行的工作制的仿真程序.利用开发出的仿真程序对特定工况下的最大柴油机转速、最大喷泵转角以及最短加速时间做了仿真计算.该计算结果对喷水推进艇避免喷泵气蚀的操作规程有一定的参考价值.     

混合推进船舶"船-泵+桨-机"匹配方法研究

为提高混合推进船舶推进系统的性能,分析了"船-泵+桨-机"的匹配方法.介绍了"船-桨-机"与"船-泵-机"的匹配方法、思路与步骤,着重研究"船-泵+桨-机"匹配中的泵、桨负载分配对推进性能的影响.以调距桨特性曲线与喷水推进推力曲线进行混合推进舰船的快速性计算,螺旋桨重载降低推进效率,喷水推进重载容易产生空化.为避免喷水推进泵产生空化,调距桨的螺距、转速可调范围变窄.     

混合推进系统喷水推进器与螺旋桨相互作用研究

通过求解雷诺时均的RANS方程数值模拟了单独喷水推进器和螺旋桨的流场,并用试验数据验证了数值计算的结果。在得到满意的结果之后,数值模拟了一台喷水推进器与两个螺旋桨混合推进系统的流场。通过流线和压力分布等研究混合推进系统流场特点。混合推进系统中,喷水推进器与螺旋桨的进、出流条件都发生了的改变,其中螺旋桨的改变较大。不同螺旋桨旋向计算结果表明,外旋桨有助于改善混合推进系统中喷水推进器的进流、提高整个推进系统的效率。数值计算和理论分析都表明,混合推进系统中,螺旋桨性能对流场的变化更敏感,在设计时应给予更多的关注。     

现代喷水推进装置的演变

现代喷水推进装置已有340多年的历史,其演变过程主要经历了早期的喷射推进、液压泵推进、间歇性喷水推进、底板式喷水推进、尾板式喷水推进和外挂式喷水推进等几种类型,文中对各种类型喷水推进装置作了简要介绍;列举了喷水推进在现代各国舰船上的应用;最后归纳了喷水推进装置应用的特点,并就其未来的发展作了展望。