郭氏导管的设计——最佳导管系的实际选择法

(一)设计及计算的基础事实上,欲求得导管及导管推进器最合宜而有系统的实际方法系与设计没有导管的推进器的方法甚为相似。为了必须要能适用于一切不同的情况;因此,作用于导管的一些系数,如有关导管、导管断面、导管推进器的尺度、形型比例、以及导管加导管     

轮缘推进器外形对水动力性能影响分析

轮缘推进器将电机与螺旋桨一体化设计,具有较高的应用前景。本文以NO.19A+Ka4-70导管螺旋桨为基础,将仿真值与试验值进行比较,各项参数的最大偏差均在5%以内,吻合较好,并构造反厚度规律的桨叶。基于STAR-CCM+仿真软件对轮缘推进器进行水动力性能的数值计算,采用SST k-ω湍流模型进行计算,对比分析轮缘推进器的外形、导管种类、桨毂、轮缘宽度对于推进器水动力性能的影响。     

导管内螺旋推进器的特殊计算法

编者按:本文图样不另翻制,请参考原书。俄罗斯学者弗·阿·勃里史萨教授创见了装置导管于螺旋推进器上的理想,于1887年第一次发表于杂志“海军论文集”上。导管本身系一圆环,由机翼剖面绕轴旋转而成,其轴与螺旋推进器轴相合(图96)。剖面的凸面成为导管内面,剖面前端圆形的边缘沿船舶推进的方向。导管须牢固的装于船体上。导管口的进入面积较出口面积为     

无人艇集成电机推进器设计及流体动力数值仿真

为了给现有水面无人艇提供可靠和具有经济性的动力来源,设计一种集成电机推进器来替代传统推进器。该推进器采用永磁无刷直流电机设计,是吊舱推进器和导管螺旋桨的集合。分别采用Ansoft Maxwell上的RMxprt模块对电机进行参数化设计,通过移动参考系法(MRF)和滑移网格法(RBM)对集成电机推进器的流场进行仿真。计算结果表明,采用多极数和多槽数电机设计的有桨毂型集成电机推进器具有更低成本和可行性;由于其不存在叶梢间隙,相比于采用相同螺旋桨的导管桨轴向诱导速度偏低,推力和效率不如导管桨。     

组合式推进器干扰特性敞水试验评估分析新方法研究

以由导管、前置定子和转子构成的组合推进器敞水性能为研究对象,运用因子分析理论和分解试验方法,分析并建立了组合推进器各部件水动力相互干扰特征和敞水效率的表达与测量方法.针对CSSRC若干现存试验方案的试验数据,采用回归分析和方差分析方法,分析并建立了各种敞水性能评价指标与设计参数之间的相关关系,明确了对转子敞水效率有显著影响的设计参数仅仅是其负荷系数,而对相互干扰综合评价指标影响显著的仅仅是三个几何参数:导管出口面积比、前置定子特征安装角和转子特征螺距角.对典型情况下的敏感度和极值进行了分析,最终推荐该类组合推进器敞水性能的主参数优化策略为:先优化各部件的推力负荷分配,再优化部件之间的相互干扰特性.计算结果表明,与单独螺旋桨推进器相比,在同样的推力负荷下,干扰特性优化可使组合推进器敞水效率大幅度地提高.     

导管桨方位推进器无空化噪声数值预报研究

为了准确计算导管桨方位推进器水下辐射噪声,文章以非均匀进流条件下实尺度导管桨方位推进器为研究对象,采用扇声源方法结合边界元方法对导管桨方位推进器无空化噪声进行了数值预报,并分析了导管桨方位推进器不同部件噪声对总噪声的贡献。结果表明:壁面脉动压力幅值最强位置主要集中在桨叶的导边以及导管内壁面靠近桨叶叶梢的部分;径向测点声源级最大值对应的频率为叶频,轴向测点噪声在三倍叶频处声源级最大;静止部件噪声是径向测点噪声的主要贡献者,旋转部件噪声是轴向测点噪声的主要贡献者;导管桨方位推进器总噪声对应的宽带声源级指向性呈椭圆形;采用扇声源方法结合边界元方法能够预报导管桨方位推进器无空化噪声,为导管桨方位推进器的噪声性能评估提供一个新方法。     

重载深潜推进器性能分析及设计

文章从理论上分析了重载情况下深潜推进器的设计原理,以加速型导管DSN2导管为例,研究几个重要因素比如盘面比、螺距比(P/D)等不同参数对导管桨的性能影响,并通过导管桨敞水试验验证了这些结论.结果表明,深潜器重载情况下,较大P/D的导管桨提供较大推力,盘面比和P/D较小的导管桨有较高的效率.针对不同深潜推进器的要求,根据文中推论,可将设计参考选定在一个较小并且准确的范围内,从而快速地设计出满足使用要求的推进器.     

可操纵螺距推进器性能的模型单独试验

笔者几年来,对可操纵螺距推进器的性能进行了研究,曾经以广泛的变化模型推进器叶片的按装角的方法作了单独试验。其中有关四叶推进器的在1951年,有关三叶推进器的在1953年的运输技术研究所讲演会中,发表过其结果。在这里先介绍其中的一部份,提供可操纵螺距推进器性能计算的参考。     

ROV平导管推进器水动力性能模拟研究

以No.37+Ka4-70导管螺旋桨为基础进行三维实体建模,利用计算流体力学方法对ROV导管螺旋桨模型进行敞水数值模拟,得到导管螺旋桨的推力、扭矩,并与相应图谱数据对比,证明文章数值方法的有效性。在此基础上进一步对几种平导管螺旋桨进行数值模拟和对比分析,结果表明推力损失在10%左右,在低成本ROV情况下为平导管推进器选用提供参考依据。     

扭矩平衡式水下机器人推进器研究

某些水下机器人横向尺度较小,往往与其主推螺旋桨直径处于同一量级;螺旋桨旋转所带来的扭矩会使机器人产生明显的横倾;所以,在水下机器人的推进器设计过程中就必须考虑保持机器人的纵向稳定性.该文就此问题提出了一种集成式扭矩平衡推进器,该推进器利用与保护导管相连的后置定子产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩,导管、导管支架、定子与驱动主机集成为一体,推进器整体无扭矩输出,通用性强.此后给出了推进器的理论设计方法及过程,应用面元法理论对所设计推进器进行了水动力性能计算分析.最后讨论了定子各参数对推进器性能的影响.     

泵喷推进器抗空化性能分析

为改善泵喷推进器抗空化性能以提高舰艇推进器空化初始航速,在验证所用方法可信性的基础上,运用三维反问题设计方法及计算流体力学方法对某排水型船进行泵喷推进器大样本优化设计。结果表明:泵喷推进器低压区的存在形式有3种,即大面积存在、局部存在、在叶片导边和导管进口外壁面呈线状分布;从尺寸选型、叶片负载分布、毂径比、入流角4个方面进行优化设计后,泵喷推进器抗空化性能明显提高。所总结的优化设计方法同样适用于泵喷推进器及导管桨等类似结构推进器的抗空化性能改善。     

基于CFD的直翼推进器水动力性能研究及参数影响分析

本文在直翼推进器工作原理分析的基础上,以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象,利用CFD方法进行了建模与仿真,对该型直翼推进器流场特性、敞水性能、桨叶载荷等水动力特性进行了研究,并对不同桨叶结构参数对推进性能的影响进行了比较分析,可为直翼推进器水动力性能预报、桨叶及推进器机构设计与优化提供有效支持.     

全回转吊舱推进器性能预报—仿真与试验研究

推进器,特别是用于动力定位工况下的大功率全回转吊舱推进器在选型安装前,对其水动力性能准确预测十分重要,其性能好坏直接影响系统最终的定位精度。本研究结合ZPMC研发建造的伸缩全回转吊舱推进器,采用商用CFD软件分别对螺旋桨、导管以及吊舱推进器的敞水性能进行了数值计算,建立了吊舱推进器水动力性能预报的方法。一系列敞水试验结果表明该方法可以较为准确的对包括推力、扭矩及效率等在内的吊舱推进器整体性能进行预测,继而为推进器性能的预报、优化提供参考。     

推进器水动力性能数值预报自动化平台PreFluP开发

文章对各种推进器水动力性能数值预报流程进行了标准化研究,结合UG、GAMBIT和FLUENT商用软件的批处理命令,开发了推进器水动力性能数值预报自动化平台PreFluP,该平台可快速预报调距桨、导管、导管桨、吊舱推进器和泵喷推进器水动力性能及船舶阻力性能。该平台各模块均得到了大量的试验验证,具有较高的精度。     

编辑室

在这一期中我们首先登载了王世铨教授所著的“辐向变螺距推进器及其铸造”,在本刊十七期中已登载过一篇类似的文章,读者可联系起来看。由于船模试验已渐被我会各会友们所注意,本刊又介绍了两篇船模试验的文章。“船模自航试验法”是继续着十七期本刊所载“船模伴流之测定及推进器单独试验法”而揭载的,在上一期的“编辑室”中已有说明,此原文是在1932年以前所写的,所以其中有部份并不代表现代船模试验池中所用的方     

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.     

全球豪华邮轮推进系统的卓越之选

1995年,Azipod无齿轮吊舱推进器获得首个订单,为嘉年华“梦幻”系列邮轮的两艘新造船“欢欣”号和“天堂”号提供电力推进系统。1997年,ABB又获得来自皇家加勒比邮轮集团的订单,为当时全球最大的邮轮“海洋航行者”号提供了三套Azipod无齿轮吊舱推进器。     

船模自航试验法

船模自航试验法概要在船模试验池中,对在某种条件之下而决定其最适合的船体及推进器的形状时,先根据船模阻力测定试验,选定适当的船体形状,测定在船模应安装推进器位置上的伴流速度分布状态,据此设计几种模型推进器以便与船模一同实验,根据其结果以决     

单桨、导管桨和泵喷推进器的水动力性能和流场对比研究

单桨、导管桨和泵喷推进器是水下航行器常用的3种典型推进器。论文在某型前置定子式泵喷推进器模型的基础上建立了2种新的模型，分别为只包含转子的单桨模型和包含转子、导管的导管桨模型。基于分离涡模拟方法，对这3种模型的水动力性能、流场进行了对比研究。结果表明，相对于单桨和导管桨，泵喷推进器的水动力性能有明显提高。此外，前置定子对转子叶片上的非定常载荷有较大的影响，改变了其幅值和频率特性，而导管对转子叶片上的非定常载荷影响较小。单桨和导管桨转子叶片上激振力的特征频率是转子的通过频率，而泵喷推进器转子叶片上激振力的特征频率是定子的通过频率。论文的结论对水下航行器的推进器选型和水动力性能研究有一定的工程指导意义。     

直翼推进器水动力性能数值模拟

在直翼推进器的工作原理分析的基础上，以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象，利用基于计算流体力学的数值模拟方法进行了建模与仿真，并通过将数值仿真结果与试验数据相比较的方法验证了仿真方法的准确性。在此基础上，对直翼推进器的流场特性、敞水性能、桨叶及整桨载荷等水动力特性进行了分析，为直翼推进器水动力性能预报及桨叶及推进器设计提供了技术支撑。