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。     

基于流道倾角对喷水推进泵流道性能的影响研究

利用参数化方法设计了4种不同流道倾角的喷水推进泵椭圆形进水流道,并采用三维雷诺平均NS方程和RNGκ-ε湍流模型对其流场和性能进行数值仿真。从流道的出流均匀性、流动分离方面来分析在保持进口速比不变,不同流道倾角时流道内流场的变化情况,为喷水推进器进水流道倾角的设计提供依据。计算结果表明:流道倾角对喷水推进泵水力性能和流场变化影响较大。在设定进速比的条件下,随着流道倾角的增大,喷水推进泵流道出口的流场均匀性变差,流道内部更容易发生流动分离现象,且在流道倾角为47°时的喷水推进泵在设计工况下的流场特性最差。     

基于流道倾角对喷水推进泵流道性能的影响研究

利用参数化方法设计了4种不同流道倾角的喷水推进泵椭圆形进水流道,并采用三维雷诺平均N-S方程和RNGκ-ε湍流模型对其流场和性能进行数值仿真.从流道的出流均匀性、流动分离方面来分析在保持进口速比不变,不同流道倾角时流道内流场的变化情况,为喷水推进器进水流道倾角的设计提供依据.计算结果表明:流道倾角对喷水推进泵水力性能和流场变化影响较大.在设定进速比的条件下,随着流道倾角的增大,喷水推进泵流道出口的流场均匀性变差,流道内部更容易发生流动分离现象,且在流道倾角为47°时的喷水推进泵在设计工况下的流场特性最差.     

实尺度浸没式喷水推进泵设计参数选择与性能分析

为设计某浸没式喷水推进泵,以某小型轴流式喷水推进泵为对象建立浸没式喷射模型,采用CFD方法模拟分析浸没喷射对喷泵水力性能的影响。研究表明,浸没式喷射对喷泵水力性能的影响变化不大。根据喷水推进和船体边界层基本理论,考虑喷泵工作环境不同时的水力特性变化,基于Matlab/simulink仿真平台建立浸没式喷水推进泵水力设计参数选型程序,实现快速高效地得到喷泵基本设计参数为设计者提供设计依据。根据选型结果运用三元理论设计出所需喷泵,运用CFD方法获取浸没式喷泵的敞水水力性能,并安装到实尺度船上预报推进性能,结果表明浸没式推进系统具有较高的推进效率、满足快速性要求,验证了设计参数选型程序的适用性。     

非紧空间上的局部熵的变分原理

文中主要对拓扑动力系统中关于非紧空间上的熵的理论和紧致空间局部熵的理论进行了分析和研究。结合这两种熵的变分原理,文中得到了关于在特定映射下局部拓扑熵的性质和非紧空间上局部熵的变分原理：hμ（ T, U ）＝htop（T,U）。     

喷水推进器与螺旋桨混合推进系统应用分析

结合南非海军3 500 t轻型护卫舰采用的喷水推进器和螺旋桨混合推进的典型案例,分析喷水推进器和螺旋桨混合推进的特点。说明喷水推进器和螺旋桨混合推进系统与柴油机、燃气轮机的联合使用可以有效发挥不同原动机和不同推进器的优点,使得这种推进方式既满足快速性,又满足经济性、隐身性和机动性多方面的要求。     

泵轴对进水流道流动性能和喷水推进器推进性能的影响

采用数值方法研究泵轴对进水流道流动性能及喷水推进器推进性能的影响。利用SSTCC k-ω湍流模型求解计算域,使用多面体网格划分进水流道,通过网格无关性分析确定无轴式进水流道和有轴式进水流道计算域的网格数。计算结果表明：泵轴主要影响低进速比工况下的流道效率、垂直度和不均匀度,以及高进速比工况下的流道效率;泵轴的存在使其上方区域存在一对漩涡结构,且出口截面泵轴上方存在显著的低速区,在相同进速比工况下,有轴式进水流道的最小压力系数小于无轴式进水流道的最小压力系数,有轴式进水流道的抗空化能力弱于无轴式进水流道。在低进速比和高进速比工况下,泵轴的存在会显著降低进水流道的流动性能。无轴式喷水推进器的流量系数、扬程系数、功率系数、喷水推进泵效率、系统效率和推进效率等推进性能全面优于有轴式喷水推进器。     

船舶结构有限元分析中分布载荷的离散化

本文给出了船外水压力在船壳板及船体结构有限元网格节点上离散的一种方法。只要适当地选择本文所给出的计算公式，该方法可应用于任何受分布载荷作用的结构有限元分析或其它数值分析法中。     

船用锅炉汽水联箱的热弹塑性应力场有限元分析

本文对船用锅炉汽水联箱进行了热弹塑性应力场非线性有限元分析，绘出了其三维应力分布图及变形图，并对应力集中的局部区域进行了二次有限元计算。计算结果对分析联箱内部损伤有重要价值。     

锚机基座有限元分析

锚机是重要的系泊设备之一,其安放位置的船体结构强度非常重要。本文以16 500 DWT成品油/化学品船锚机基座为分析对象,采用有限元分析软件ANSYS,分析锚机基座及船体局部结构的强度。     

船体结构有限元分析计算前后处理系统

本文讨论了交互图形有限元分析前后处理的方法和技术，介绍了ＰＣＦＥＰ系统及在微机上的实现。     

有限元计算的可视化系统

为了使有限元计算模型和计算结果真实直观地再现，本文开发了新的有限元计算可视化系统，它不需要对离散结构进行附加的点、线、面、体的数据定义，而只需利用有限元输入的原始数据，即可进行三维有限元模型的消隐和彩色应力显示。本系统快速、方便、实用，现已投入实际使用。     

螺旋桨CN群自由界面双协调动力有限元

本文应用CN群理论和自由界面双协调模态综合法建立了螺旋桨动力有限元模型。利用该模型，取螺旋桨的一叶计算即可获得整桨的振动特性，计算结果可靠，计算速度快。     

非稳态温度场有限元分析及其在船用柴油机上的应用

用有限元素法计算非稳态温度场已有若干年的历史,但初始精度还有待提高。本文从截断误差和截断误差传播的角度分析了计算总误差,并提出了误差累积模式。根据分析可知,在中小步长时减小本步截断误差和误差增长因子对减小计算总误差是有效的,而在大步长时减小误差增长因子比减小本步截断误差更有效。本文选用G2格式编写了轴对称及平面非稳态溫度场电子计算机程序,对K150E柴油机缸盖进行了起动工况温度场计算,与实测结果相比吻合程度较好。     

航行船体周围稳态流场计算的双重面积分方法

将Galerkin方法与虚拟面元源汇分布方法相结合，发展了用于求解航行船体三维非均匀稳态流场速度势及其高阶偏微分的双重面积分方法。为验证该方法的有效性，进行了半浸圆球稳态流场的数值计算。通过与圆球绕流问题解析解的比较，表明积分表面单元划分和虚拟单元的设置方式等对最终数值结果的影响可忽略不计。本文方法有助于对航行船体的水弹性力学特性进行更合理和更完善的分析。     

近自由表面浅水中水翼超空泡绕流的计算

本文在文献的基础上,对具有自由表面和浅底的水翼超空泡绕流,建立了在映像平面ξ-ψ上考虑重力效应的完整的变分原理。应用这个原理用有限元法能求得稳定收敛的数值结果,为二元水翼具有空泡、充气或遗迹流的水动力学计算开辟了另一新的数值求解的途径。     

螺旋桨扰动速度场数值预报

本文给出了螺旋桨周围流场的预报方法及其数值计算结果。本方法以具有涡分布和源汇分布的升力面来构造螺旋桨对流场的状动。升力面取奖叶拱弧面。根据桨叶表面流动不穿透条件解出升力面奇点后，然后再求它们对流场的扰动。敞水螺旋桨的脉动速度计算结果与试验结果吻合良好。