无轴轮缘推进器流热耦合研究

无轴轮缘推进器将永磁电机与螺旋桨集成一体,螺旋桨旋转时对电机电磁损耗与流场换热特性产生影响,进而改变各部分的温度分布。采用有限元法（FEM）计算推进电机的电磁损耗,采用有限体积法（FVM）建立流体场和温度场仿真模型,对推进器的电磁-流-热耦合问题进行仿真分析。通过对比仿真和试验结果,验证了流热耦合仿真方法的有效性。在此基础上,推导了螺旋桨转速与集成电机的损耗关系,并利用仿真模型分析了在不同进速系数、不同转速、不同间隙下推进器电磁损耗及流体场对推进器散热的耦合影响。结果表明,外域水流对推进器的温升影响较小,当间隙流速达到一定程度时散热减缓;推进器螺旋桨转速与集成电机电磁损耗存在幂次方关系;推进器主要靠间隙流体的流动带走热量,间隙大小会影响推进器散热,应合理选择推进器间隙尺寸。     

轮缘驱动无轴推进器冷却方案设计与多物理场耦合计算

针对轮缘驱动无轴推进器中集成化永磁电机的散热问题,设计了自然循环的海水冷方案,即在无轴推进器桨叶的前、后端开槽,并与电机定、转子间的气隙连通,形成闭合的、与推进器进出流方向相反的自然水循环通道,冷却通道的流量由推进器桨叶前后截面的压力差、气隙的高度等参数决定。文章基于有限元方法计算了永磁推进电机的电磁性能,并采用有限体积法对轮缘驱动式集成化永磁电机推进器的冷却方案进行了电磁场、温度场与流场的耦合计算,校验了集成化永磁推进电机冷却方案的有效性。     

基于STAR-CCM+的无轴轮缘推进器水动力性能分析

无轴轮缘推进器（RDT）是一种振动噪声低、推进效率高的集成式电机推进器,具有广阔的应用前景,对其开展水动力研究有重要意义。本文基于STAR-CCM+,采用Realizablek k-ε模型完成RDT水动力性能的仿真计算,并将计算结果分别与RDT模型的实验结果和常规导管桨的敞水性能CFD值进行对比分析。     

无轴轮缘推进器电机与水力部件耦合优化设计研究

针对目前无轴推进器电机与水力部件设计时多未考虑两者耦合的问题,本文提出两者耦合的优化设计方法.采用多参数非线性优化方法,基于电机和导管螺旋桨设计理论公式,并考虑无轴推进器电机转子的直径等同于螺旋桨内径加上叶梢间隙,以及螺旋桨输出转矩加上间隙的摩擦转矩值作为电机输入转矩的关系,建立了一种新型优化设计模型,通过优化方法进行迭代分析,利用5.5 kW无轴推进器进行方法验证.研究结果表明,所提出的优化方法有效地考虑了无轴推进器电机与水力部件的耦合关系,可对推进器效率进行综合优化.     

基于无动力推进与无轴轮缘推进联合的水下探测器设计

本文分析无动力推进水下探测器的推进原理及特点,分析无轴轮缘推进的特点,提出无动力推进与无轴轮缘推进联合的水下探测器推进系统,并对探测器壳体进行设计,对无动力系统浮心调节系统设计,对重心调节系统进行优化。探测器的外观为全封闭设计,采用4个位置矢量布置的无轮缘推进装置及变浮心、重心联合推进,消除了轴系和传动装置的损失以及螺旋桨的空泡损失,该探测器完整的外形使探测器隐蔽性更强、可靠性更高,该联合推进系统使探测器具有全向运动能力,并具有高度灵活的运动能力。     

无轴轮缘推进器水动力性能分析及桨叶强度校核

基于CFD数值计算,计算了某无轴缘推进器轮缘内外表面,前后端面的摩擦扭矩值,并与经验公式值进行对比,结果表明,轮缘总摩擦扭矩与经验公式值误差在1.3%之内。通过采用相同的方法计算JD75+Ka4-70导管桨的水动力性能,并与实验值进行对比,验证了本文方法的正确性。在此基础上,通过单向流固耦合方法对桨叶的结构强度进行计算分析;并对原型桨的桨叶厚度分布进行了改变,分析桨叶厚度分布改变对无轴缘推进器水动力性能及桨叶强度的影响。结果表明：再设计桨的质量、推力、扭矩均有所下降,效率提高了2.1%。虽然桨叶最大变形量及最大等效应力均有所增加,但仍满足强度要求。在满足强度要求的条件下,可以通过有限元计算方法选择较为合适的桨叶厚度分布,提高无轴轮缘推进器的敞水效率。     

无轴轮缘推进器中可拆卸螺旋桨的性能分析

应用FLUENT数值模拟软件对无轴轮缘推进器螺旋桨进行水动力分析,根据实际运行工况需求确定数值模拟的基本方程、湍流模型、初始条件、边界条件、流体域以及网格划分等参数,建立相关数值模拟模型,计算出不同桨叶数目的螺旋桨在一定进速条件下的桨叶压力分布状况及螺旋桨推力与扭矩,并与常用经验公式计算结果进行比较,验证了无轴轮缘推进器螺旋桨有限体积元模型的正确性。研究结果可为该类型螺旋桨的优化设计提供理论支持。     

船舶无轴轮缘推进动态特性数值研究

基于数值方法对船舶无轴轮缘推进动态特性开展研究。首先,基于CFD方法获取无轴轮缘推进器敞水性能,基于切比雪夫多项式拟合获得了无轴轮缘推进器四象限性能曲线。然后,构建船-桨耦合动态仿真数学模型以及开发仿真程序。最后,通过算例对无轴推进船舶典型的起动和停机的动态特性仿真,与试验对比验证方法的有效性。与传统推进对比表明:无轴轮缘推进器超载力矩更低、响应更快。本文研究可为无轴轮缘推进器的设计提供指导,提升船舶采用无轴轮缘推进机动性能和可靠性。     

基于ANSYS的无轴推进器模态及谐响应分析

为了分析无轴推进器机械结构本身的振动特性,在对无轴推进器三维模型进行合理简化的基础上,借助有限元分析软件ANSYS Workbench进行无轴推进器的模态分析;在得到整机固有频率以及相关振型的基础上,进行无轴推进器的谐响应分析,分析在一定范围内激励载荷作用下整机的响应情况。研究结果表明:无轴推进器整机除刚体模态外最小固有频率为80.23 Hz,高阶模态基本为桨叶局部模态,桨叶本身出现扭转、摆动等振型;在无轴推进器整机第2阶固有频率附近应力、变形以及振动加速度频谱图均出现峰值,以桨叶为例,最大幅值依次为0.37 MPa、12.57 mm、3.2×10⁶ mm/s²,因此在实际运行中需要避免在80 Hz附近以及高频负载下工作,为整机性能预测和优化提供了依据。     

无轴推进电机技术应用研究

对可用于水面及水下航行器无轴推进系统4种推进电机工作原理、特点、转矩强度、电力变换器要求、声学性能等技术方面的研究分析比较,得出采用交流永磁同步电机是当前无轴推进器应用的最佳选择。     

一种通用散热结构的参数计算及程序设计

本文对电力电子装置中通用散热结构做了详细的分析,得出由功率部件的发热功率推导风扇以及散热器参数的计算方法,利用VB6.0编写了此方法的程序。应用该程序,提高了设计效率。     

船舶柴油机变流量冷却系统的研究

本文从船舶柴油机燃烧室的散热计算出发，系统地分析了在不同的负荷和环境条件下气缸壁内表面温度的变化；研究了采用柴油机变流量冷却方式对缸壁表面温度的影响并进行了定量计算；分析讨论了变流量冷却对船舶柴油机其他特性的影响。     

功率流隔振效率评价指标及其与振级落差的关系

鉴于功率流方法在隔振分析中的日益受到重视,以及以传递功率流直接作为隔振系统的设计指标存在的缺陷,因此有必要借助经典隔振理论的传递率及插入损失概念导出功率流传递率(插入损失);通过建立柔性基础隔振系统的动力学模型,应用解析分析、数值模拟和实验测试方法对功率流传递率的频谱特性进行了分析研究,对功率流传递率作为隔振设计效率指标的有效性进行了论证;针对功率流及插入损失不易测量的问题,对功率流传递率与振级落差之间的数值对应关系进行了分析比较,包括解析分析、数值模拟和实验验证。     

大通径滑阀缝隙流场分析及试验研究

阀芯卡紧是滑阀常见的故障,泄漏量过大也会对滑阀的工作性能产生影响.合理设计阀芯阀体的配合间隙,在阀芯上开设适当数量的均压槽,可以有效避免阀芯产生卡紧,同时获得较小的泄漏量.文章运用Fluent软件对60mm通径滑阀的缝隙流场进行仿真,结合试验研究,分析了均压槽对滑阀径向不平衡力和泄漏量的影响,评估了滑阀间隙密封结构,可为类似大通径滑阀的设计研发提供参考.     

原油转驳船主推进器基座设计制造与安装技术

针对原油转驳船（Cargo Transfer Vessel,CTV）主推进器设备尺寸大、质量大和安装难度大等问题,设置主推进器基座,用于对艉部结构与主推进器的连接安装。详细研究主推进器基座的设计、制造与安装技术。对主推进器基座进行合理的结构设计,确定有效的焊接工艺和安装流程,可确保基座的结构稳定性和制造与安装的精度。     

矩形窄缝加热通道低流速工况下临界热流密度试验

针对矩形窄缝加热通道开展低流速工况下临界热流密度(CHF)试验研究,获得矩形窄缝加热通道临界热流密度及参数影响规律.研究结果表明:在矩形窄缝加热通道低流速工况下,临界发生时的加热元件壁面温度会发生飞升,矩形窄缝加热通道临界热流密随系统质量流速增大而增大,随系统压力、质量含汽量、进口温度增大而降低;研究获得CHF计算关系...     

稀薄性对微通道气体流动换热特性影响数值分析磁

在微通道二维简化模型下,通过控制方程的无量纲化处理,对空气在滑移区稀薄性影响下的流动特性进行了研究与数值分析。研究结果表明,泊肃叶数（ Po数）在进口与出口处较大,沿程其他位置的 Po数为定值。随着克努森数（ K n数）的增加,稀薄性增强,壁面滑移变大,Po数减小。文中给出 Po数的一维理论表达式,发现该公式与实验值较吻合。最后,通过对比验证表明,平均努塞尔数（Nu数）随着 Kn数的增加而减小。     

静水压力对水下环肋圆柱壳输入功率流的影响

研究了考虑静水压力时水下环肋圆柱壳在周向余弦线分布力激励下的输入功率流特性。圆柱壳体和外流场的振动分别由Flügge壳体方程和Helmholtz波动方程描述,静水压力的影响以额外应力的形式计入壳体振动方程当中。探讨了静水压力对输入功率流的影响。结果表明外部静水压力使输入功率流曲线沿频率轴往左移动,即往低频方向移动。静水压力越大,影响越大;周向模态数越大,影响越大。文中结果对水下环肋圆柱壳的振动与噪声控制有一定的指导意义。     

Turning Off the Heat: Impacts of Power Plant Decommissioning on Green Turtle Research in San Diego Bay

Green turtles (Chelonia mydas) are among the most high profile species in San Diego Bay, California, and understanding impacts of coastal development and industry is essential to the management and conservation of this local population. Here we describe power plant changing energy production and its impact on turtle habitat use and our ability to research and manage this population. For over 20 years, green sea turtles have been captured, assessed, and tagged near the South Bay Power Plant (SBPP) in the San Diego Bay; from 2002–2011, 104 turtles were captured on 212 occasions. As the 50-year-old SBPP generates less energy, effluent patterns change and water temperatures decrease, presumably to more natural conditions. There has been a concurrent decrease in turtle-capture success, perhaps due to lesser visitation to the effluent site where nets are tended. Seasonal catch-per-unit-effort declined from a high of 4.14 turtles per monitoring day, to a nine-year low of 1.33 during the 2010–2011 season. It is already apparent that management decisions related to energy policy are affecting the habitat and behavior of this stock of endangered turtles. Green turtles are expected to remain in the San Diego Bay after the SBPP becomes inoperative and continuing research will monitor future impacts and distribution shifts resulting from the expected changes in thermal pattern within south San Diego Bay. Research efforts to study this population (i.e., capture methods and locations) will require modification in response to these changes. Lessons learned here are applicable to the immediate coastal development of San Diego, as well as at similar interactions between marine turtles and industrial thermal effluent discharge throughout Southern California, the United States, and beyond.     

环肋和舱壁结构对水下圆柱壳输入功率流的影响

水下环肋和舱壁加强圆柱壳是潜艇、鱼雷和各种水下航行器的主要结构,对其振动声特性的研究具有重要意义。基于Flügge方程和Helmhohz方程,考虑了肋骨、舱壁与壳体的4种作用力和力矩,利用周期结构理论的空间简谐分析方法,探讨了不同环肋参数和舱壁参数对圆柱壳受激振动输入功率流的影响,可为此类结构的工程设计提供参考。