多桨船舶螺旋桨物理动力特性仿真

为解决常规船舶螺旋桨物理动力特性仿真在多桨环境下仿真特性分析精度较低的不足,提出了多桨船舶螺旋桨物理动力特性仿真研究。基于多桨船舶螺旋桨物理动力特性仿真平台的搭建,引入多桨动力特性仿真算法,完成多桨船舶螺旋桨物理动力特性仿真模型的构建;依托多桨船舶螺旋桨推进动力特性、受阻动力特性分析,实现了多桨船舶螺旋桨物理动力特性仿真。试验数据表明,提出的动力特性仿真较常规特性仿真方法,仿真特性分析精度提高54.45%,适用于多桨船舶螺旋桨物理动力特性仿真。     

船舶动力机械螺旋桨在不同湍流的动力性能仿真

不同动力机械螺旋桨在湍流环境下进行动力性能仿真过程中,存在量化误差较大的问题,为此提出船舶动力机械螺旋桨在不同湍流的动力性能仿真。分别设计螺旋桨动力性能仿真平台硬件结构和软件系统,实现螺旋桨动力性能仿真平台构建;基于仿真平台对船舶动力机械螺旋桨湍流流体动力学进行分析,通过平台大数据技术,实现船舶动力机械螺旋桨在不同湍流的动力性能仿真分析。试验数据表明,本文系统仿真效果与常规仿真方法相比,量化准确率提升10.25%,适合不同环境下的船舶螺旋桨动力性能分析。     

基于Matlab的船舶螺旋桨推力与转矩仿真计算

螺旋桨作为船舶动力系统的主要构成,其工作状态直接影响着船舶的航行。船舶螺旋桨的推力和转矩计算是螺旋桨性能研究的重点,也是螺旋桨设计与优化的研究基础。本文基于螺旋桨的相关理论,建立推力以及扭矩的计算模型,并使用Matlab进行螺旋桨的推力以及转矩仿真计算。结果表明,本文基于Matlab的船舶螺旋桨推力与转矩仿真计算能够满足螺旋桨性能计算要求。     

船舶电力推进中的异步电机矢量控制研究

在船舶数学模型、螺旋桨模型、异步电机矢量控制模型的基础上,建立了船舶电力推进仿真系统.此仿真系统具有通用性,只要修改船体模型、螺旋桨模型和永磁同步电机矢量控制模型的参数,就可以对其他船舶电力推进系统进行仿真.     

船机桨稳定配合工况数学模型及仿真分析

船机桨的稳定配合关系直接决定船舶的运动效率和能量转换的优劣。本文建立包含螺旋桨推力、螺旋桨扭矩、船舶阻力、伴流系数、推力减额系数的船机桨稳定配合数学模型。以实船参数仿真分析了船舶航速、螺旋桨有效推力、船舶阻力、螺旋桨扭矩以及螺旋桨吸收功率的变化曲线,可为船的船机桨配合选择及航行操纵提供理论指导。     

全结构网络技术在螺旋桨水动力性能预报中的应用

螺旋桨是船舶动力系统的重要组成部分,随着船舶逐渐向着高速化、大载重方向发展,对船舶的动力性能有了更高的要求,也对螺旋桨的推进效率、噪声性能等有了更高的要求。在船舶螺旋桨的设计和优化过程中,计算流体力学CFD发挥了非常重要的作用,包括螺旋桨水动力性能分析、空泡特征预测等。本文主要研究了船舶螺旋桨的运动模型和水动力方程,在此基础上采用了全结构网络技术对螺旋桨模型进行网格划分,并对螺旋桨的水动力性能进行了基于软件Fluent的性能仿真和预报。     

非线性PID技术在船舶调距桨控制的应用

推进系统是船舶的动力来源,近年来,我国船舶工业发展迅速,对船舶推进技术的要求越来越高。可调螺距螺旋桨可以根据船舶的实际工况(速度、载荷等)调节螺距角,从而提高螺旋桨的推进效率和机动性,提高船舶的航运能力,是一种应用较为广泛的螺旋桨。本文针对船舶可调螺距螺旋桨的自动化控制问题,系统介绍了非线性PID控制技术,在此基础上研究了基于PID的船舶调距桨控制系统,并对该系统进行了仿真研究。     

螺旋桨逆转工况下的船舶运动仿真

近年来,船舶航行速度和吨位不断提升,海上运输交通更加拥挤,船舶碰撞、搁浅等事故频繁发生,这些都对船舶的操纵性能提出更高要求。船舶在港口等船舶较密集的工况下,需要进行频繁的停船、转向和倒航等操作,为了保障航行安全,船舶停船和倒航主要利用螺旋桨的逆转来实现。因此,研究螺旋桨逆转工况下的船舶运动特性有重要的意义。本文建立螺旋桨逆转工况下的力学模型,对螺旋桨的转矩、横向力等进行数值模拟,并进行船机-桨运动模型的Matlab/Simulink仿真分析。     

Fluent在螺旋桨与舵附推力鳍数值模拟中的应用

动力系统是船舶的重要组成部分,随着船舶的高速化、大型化发展趋势,对船舶动力系统的性能有更高的要求,在船舶动力系统中,螺旋桨是一种具有复杂作用力的机构,舵附推力鳍是螺旋桨的尾流能量收集装置,对于改善舰船螺旋桨的水动力性能有重要作用。Fluent是一种计算流体力学CFD的数值模拟软件,广泛应用于各种机械设备如机翼、汽车、风力发电机扇叶等的流体动力学分析。本文首先介绍了Fluent的基本原理,采用面元法建立了螺旋桨的流体动力学模型,并基于Fluent对螺旋桨和舵附推力鳍进行了有限元建模和水动力特性仿真。     

基于小波分析的船舶螺旋桨故障诊断

电力推进船舶的推进系统由推进电机和螺旋桨组成,其中螺旋桨工作环境恶劣,常因种种故障影响船舶航行安全。针对螺旋桨在水下可能出现的常见故障,提出基于小波分析的信号奇异性检测方法,通过分析推进电机中定子电流信号出现的异常对螺旋桨出现的故障进行故障诊断,仿真实验证明了方法是正确有效的。     

基于循环调制谱熵的螺旋桨噪声分频段调制特征提取方法

针对船舶螺旋桨辐射噪声信号调制特征分频段分布的特点,对船舶螺旋桨辐射噪声分频段加权融合调制谱提取方法进行研究,提出基于循环调制谱熵的船舶螺旋桨辐射噪声分频段加权融合调制谱提取方法。采用循环谱方法获得船舶螺旋桨辐射噪声循环调制谱,然后基于循环调制谱熵估计分频段调制谱融合的加权系数,最后利用分频段加权系数得到融合后的调制谱。仿真试验和实测数据验证了该方法的有效性。     

舰船调距桨推进装置的建模与仿真分析

近年来,内河航运和远洋货物运输行业发展迅速,作为最安全、承载量最大的运输工具-船舶的操纵性和动力特性引起了业内的广泛关注。螺旋桨是船舶动力系统的主要组成部分,很大程度上决定了船舶的推进效果。为了进一步提升船舶的动力特性,使舰船能够适应复杂的海洋气候条件和动力系统负载,可调螺距螺旋桨推进装置的装机量越来越多。通过调节螺旋桨的螺距角,调距桨在一定范围内灵活调节舰船的推进力、主机负荷等动力参数,使舰船的推进效率和机动性能大幅提高。本文详细介绍了可调螺距螺旋桨的运行特点,建立了螺旋桨控制系统的力学模型,利用Matlab/Simulink平台建立了舰船可调螺距螺旋桨推进装置的仿真模型,并对该调距桨进行仿真分析。本研究在改善调距桨的结构设计,提升舰船动力推进性能等方面有重要的意义。     

某AU型螺旋桨的三维建模及其性能分析

螺旋桨性能将直接影响船舶的快速性和推进效率,文章以AU型螺旋桨为对象,运用实体建模和数值仿真等方法对螺旋桨性能进行研究。首先用MATLAB将螺旋桨的基本参数和不同半径处叶切面二维坐标转换为空间笛卡尔坐标,再将笛卡尔坐标值导入Solidworks中建立三维实体模型,然后在Fluent中选择RNG k-ε湍流模型,运用CFD数值方法对螺旋桨进行性能仿真,研究不同进速下螺旋桨的推力系数、转矩系数、敞水效率和桨叶压力分布等参数特性变化趋势,分析计算结果的准确性。通过对螺旋桨性能的分析,得到螺旋桨运转时尾流场特性,为空泡、振动分析提供理论依据,为以后螺旋桨优化设计提供参考。     

船舶柴油机-调距桨控制系统的设计及仿真研究

推进系统是船舶的动力来源,决定了船舶的动力特性,随着海洋运输行业的迅猛发展,对船舶推进技术的要求也变得越来越高。为了提升船舶的动力特性,适应复杂的航行环境和货物负载,柴油机-可调螺距螺旋桨推进装置被成功研发出来,并获得了较大的装机量。柴油机-可调螺距螺旋桨推进装置可以根据船舶的负载、速度、载荷等工况调节螺旋桨的螺距角,改善推进作用力、推进效率和机动性,具有重要的市场应用价值。本文介绍了柴油机-可调螺距螺旋桨推进装置的结构与数学模型,设计了柴油机-可调螺距螺旋桨推进装置的控制系统,并采用AMESim软件对该控制系统进行仿真试验。     

船舶四桨布局对水动力相互干扰的分析研究

针对一艘四桨推进的船舶,采用CFD数值仿真方法,分别模拟内、外桨位置变化后主船体及螺旋桨周围的流场,分析螺旋桨的布局,尤其是内、外桨横向、纵向距离的变化对螺旋桨推力系数、转矩系数、以及敞水效率的影响,提出船舶四桨布局的优化方向,给出四桨船布局优化的建议。     

基于笼型异步电机的螺旋桨负载模拟研究

将笼型异步电机作为螺旋桨负载的模拟电机,通过建立旋转坐标系下的笼型异步电动机数学模型实现了电流在磁场方向和转矩方向的解耦,采用转矩矢量控制策略实现了机械负载模拟电机的转矩闭环控制。在MATLAB/Simulink仿真环境下构建了基于转矩矢量控制的机械负载模拟控制系统的仿真模型,并结合综合考虑船桨相互影响的螺旋桨负载模型进行了某船舶的螺旋桨起动和反转过程仿真研究。正确的模拟了船舶螺旋桨负载的反转特性,并确定所设计系统可以实现了机械负载转矩的四象限模拟,能够应用于螺旋桨等具有可逆性质的机械负载模拟的场合。     

船舶调距桨推进系统的建模与仿真

介绍了集装箱船舶可调螺距桨推进仿真系统,建立了主机、螺旋桨转速、液压离合器和螺距控制的数学模型.依据容积法模型建立了柴油机仿真的实时算法及PID调速器、螺距、螺旋桨推力及船舶阻力实时仿真模型,设计了调距桨推进系统机旁、集控室和驾驶室的控制逻辑和软硬件设备.对调螺距、主机供油、主机转速、船舶航速的仿真结果与实船推进系统相似.用Visual Basic语言在Windows 2000操作系统上开发了包含仿真软件及人机界面的轮机模拟器系统,并成功应用于船员实操培训和轮机工程专业本科生教学.     

可调螺距螺旋桨螺距变化对轴系振动的影响

为了研究船舶可调螺距螺旋桨螺距变化对轴系结构振动的影响,本文以某集装箱船的推进轴系和螺旋桨为例,采用有限元分析方法对其进行流固耦合仿真,分析船舶尾轴的应力与变形、振动以及模态变化。研究结果表明,螺旋桨螺距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。随着螺旋桨螺距的逐渐增大,轴系固有频率减小;船舶尾轴在一些特定频率附近会产生较大的共振幅值。为提高尾轴使用寿命,尾轴激励应避免这些频率。在一定范围内,尾轴在22°左右的螺距角下更容易产生较大的振动,可通过合理调节螺距角,以避免出现共振现象。     

船舶推进中两种动态平衡的研究

为了明确船舶推进中功率、力等各物理量之间的平衡关系,正确使用船舶主机防止其超负荷提供相应的理论依据,文章分析了螺旋桨的推力与船舶航行阻力的动态平衡过程.推导了螺旋桨转速、船舶的航速、螺旋桨的相对进程以及螺旋桨所消耗的功率等各物理量之间的关系,即:当螺旋桨的相对进程一定时,船舶的航速与螺旋桨的转速成正比,螺旋桨消耗的功率与其转速的三次方成正比;而当螺旋桨的转速一定时,随船舶航行阻力系数的增大,船舶的航速将减小,螺旋桨消耗的功率将增大.最后,在上述理论分析的基础上,进一步讨论了螺旋桨的转速发生变化时,船舶的航行经济性问题.     

船舶航速智能控制系统仿真

利用MATLAB建立了船舶推进系统的数学模型,采用传统的PID算法,并利用遗传算法整定PID参数,对某船航速控制系统进行了仿真分析.为反映真实情况,文章分别仿真了船舶在无干扰、5%、10%及20%干扰情况下航速及螺旋桨转速等参数的变化,仿真结果显示遗传算法整定PID参数用在船舶航速控制系统上是可行的.