基于CFD仿真与水池实验的邮轮吊舱推进器模型敞水特性研究

随着国际邮轮产业发展迅速,基于吊舱推进器良好的性能表现,各类邮轮大多采用吊舱推进器的推进方式。本文根据某豪华邮轮所采用的拖式吊舱推进器,通过特定的优化方法改变其螺旋桨螺距,得到2个不同参数的螺旋桨。通过模型实验和数值仿真方法,计算出原螺旋桨与优化后螺旋桨的敞水效率,有利于降低能耗,提高邮轮运营经济性。本文采用CFD软件Starccm+采用MFR方法,运用标准k-ε方程对2个不同参数的螺旋桨的吊舱推进器模型进行仿真计算,然后对其进行水池实验得出实验下吊舱推进器敞水效率。通过在多组推进速度情况下对比2个配有不同螺旋桨的吊舱推进器的敞水性能曲线寻找优化后螺旋桨的性能提升点。通过对吊舱推进器模型的仿真和实验的预测为实际吊舱推进器螺旋桨设计提供依据。     

30000m~3 LNG船线型设计与优化

以30 000 m~3 LNG船线型设计为背景,研究了2种推进型式,为该类采用吊舱式推进器船型的线型设计积累了经验。使用FRAMEWORK软件和SHIPFLOW软件对由母型船初始变换过来的单桨和双吊舱线型进行阻力方面的优化,并最后进行了船模试验验证,试验结果显示优化后的线型性能指标优良。     

吊舱式电力推进船舶螺旋桨匹配设计仿真研究

在国内,吊舱推进器的设计还处于理论起步阶段,尤其是吊舱推进器螺旋桨,其设计方法尚未成熟,而螺旋桨的设计对于整个推进系统推进性能的影响又尤为关键,关系到船—机—桨匹配的综合推进性能。为此,采用常规螺旋桨敞水特性图谱等效设计POD螺旋桨参数的方法对吊舱推进器螺旋桨进行设计,分析吊舱式推进船舶船—机—桨的匹配性能。为了提高设计效率及优化推进系统的推进性能,针对吊舱式电力推进船舶,采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数,同时基于LabVIEW图形化编程语言开发船—机—桨匹配数值分析软件以对设计参数进行静态匹配计算,并与母船的推进效率进行对比,选取最优化的螺旋桨参数作为POD螺旋桨参数,以优化推进效率。研究结果表明：采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数的方案,同时结合开发的船—机—桨匹配数值仿真分析平台,可以方便、快捷地对吊舱式推进船舶进行船—机—桨匹配分析计算比较,提高推进性能。     

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。     

邮轮推进器舱与吊舱推进器耦合振动分析

针对采用吊舱推进器的邮轮建立4种尺度的有限元模型,各尺度模型均包含2种类型:A类以质量点模拟吊舱推进器,B类建立吊舱推进器的三维有限元模型。分别对两类有限元模型进行模态分析,通过比较固有频率来分析吊舱推进器与主船体的振动耦合效应。通过振动模态对比,确定结构动力学计算的最佳模型尺度范围,并在此基础上进行推进器舱振动响应分析。结果表明,在模型较大时,吊舱推进器对结构扭转振动耦合影响最大,而在计算模型范围较小时,其对水平振动耦合影响最大;垂向速度响应的最大值并没有出现在激励力正上方,而是位于2个吊舱推进器之间的船中区域。本文结论可为船体尾部振动优化分析与邮轮设计提供参考。     

吊舱推进器的发展趋势及关键技术分析

阐述了吊舱推进器的原理、特点,对目前较主流的吊舱推进器产品性能进行了分析与归纳,在此基础上对吊舱推进器在设计与制造过程中的关键技术进行了详细分析,并通过对主流产品的性能分析对吊舱推进器的发展趋势进行了总结。     

吊舱推进器关键部件研究

在阅读大量国内外吊舱推进器的文献和报道的基础上,通过分析、归纳和总结,对吊舱推进器的关键结构展开了研究,对吊舱推进器的优缺点进行了分析。这篇文章的研究内容对国内的吊舱推进器研发、设计、维护、修理具有一定启发和指导作用。     

吊舱式推进器水动力性能研究综述

近十多年来吊舱推进器在众多的船型上取得了成功的应用、积累了使用经验,预报其实船性能成为船东和设计部门关注的重点.文中介绍了吊舱式推进器的特点,分析、介绍了目前几种主要的吊舱推进器模型试验方法及其特点,分析了敞水、自航试验中需要关注的问题;同时介绍了数值模拟预报吊舱推进器水动力性能的几种方法,包括势流法、势流M流藕合法、粘流法.     

拖式吊舱推进器的非定常水动力性能

应用升力面理论涡格法和面元法,建立了拖式吊舱推进器非定常水动力性能的数值计算方法。螺旋桨桨叶采用升力面理论涡格法计算,吊舱舱体及支架采用HESS-SMITH面元法计算,螺旋桨与吊舱及支架之间的相互影响通过迭代计算来处理。针对拖式吊舱推进器,通过系统的计算和分析,研究了螺旋桨负荷、吊舱和支架诱导速度各分量以及标称与实效诱导速度对其水动力性能的影响。研究表明,就吊舱及支架的实效诱导速度而言,轴向及周向诱导速度主要由支架引起,径向诱导速度主要由吊舱舱体引起。当考察吊舱推进器的定常水动力性能时,可略去吊舱诱导速度的径向及周向分量;考察非定常性能时,可略去径向分量,但应考虑周向分量的影响。以吊舱及支架的标称诱导速度作为进流,将导致非定常推力、扭矩的平均值降低,脉动量幅值减小,因此,虽然标称诱导速度容易得到,但据此进行吊舱推进器的性能预报或设计都会引起一定的误差。非定常水动力的脉动幅值取决于船尾伴流与吊舱诱导速度的相对比例,略去吊舱诱导速度会导致桨叶非定常力的变化特征发生较大变化。     

空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测

针对吊舱推进器的关键技术,开展拖式吊舱推进器空泡性能和脉动压力的试验研究。试验在海军工程大学空泡水洞实验室进行,观察吊舱推进器桨模在不同工况下空泡发展和变化情况,并用人工观察方式进行整理记录,同时通过螺旋桨正上方区域安装的脉动压力传感器测量脉动压力。对试验结果进行分析,探讨拖式吊舱推进器不同工况下脉动压力和空泡性能的特点和规律及其对水动力性能的影响,为吊舱推进器性能研究及设计提供参考。     

吊舱式推进器操舵工况水动力试验研究

为了认识吊舱式推进器操舵工况的水动力特性，进行了拖武吊舱推进器模型试验研究。试验测量了拖武吊舱推进器在不同转舵方位角的推力、扭矩及转舵力矩，所获得的流体动力数据能有效地解析实船操纵方式，并能为转舵机构及吊舱结构的设计提供参考。     

带有推力鳍的吊舱推进器水动力性能研究

本文使用FLUENT软件对拖式吊舱推进器的水动力性能进行分析。由于涉及到螺旋桨、桨毂和舱体、支架的相互干扰问题,本文采用多参考系模型来进行相互干扰平均效果的计算。本文计算不同进速系数下普通吊舱推进器的推力系数、扭矩系数,与实验数据进行对比,并绘制敞水性能曲线。同时提出了几种带有推力鳍的吊舱推进器,对其进行了水动力性能计算,并与普通吊舱推进器的水动力性能进行比较,本文最后分析推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响。     

吊舱推进器定常水动力性能计算

采用FLUENT软件进行拖式吊舱推进器水动力性能的计算,将整体计算域划分为三个区域进行从而达到合理减少计算网格的目的。对于吊舱推进器的整体计算由于涉及到转子/定子物体的相互干扰问题,文中在模拟相互干扰平均效果的定常情况计算中,采用混合面模型进行。对计算方法及边界条件的设置进行了详细介绍。讨论了两种壁面函数对计算结果的影响。计算了不同进速系数下吊舱推进器的推力系数、扭矩系数。采用四套网格进行了吊舱推进器水动力性能计算的比较分析,给出了详细的计算网格参数。分析了计算网格数对吊舱推进器理论预报精度的影响。     

吊舱式电力推进器现状及发展方向

进入21世纪，电力推进已经发展成为一种炙手可热的船舶推进方式。文章简要叙述船舶吊舱式电力推进器的组成及特点，对目前市场上较为常见的吊舱式电力推进器产品进行总结归纳，对不同推进器结构形式和使用特点进行分析，并对吊舱式电力推进器的关键技术和发展方向进行展望。     

吊舱推进器定常水动力性能计算

采用FLUENT软件进行拖式吊舱推进器水动力性能的计算,将整体计算域划分为三个区域进行从而达到合理减少计算网格的目的.对于吊舱推进器的整体计算由于涉及到转子/定子物体的相互干扰问题,文中在模拟相互干扰平均效果的定常情况计算中,采用混合面模型进行.对计算方法及边界条件的设置进行了详细介绍.讨论了两种壁面函数对计算结果的影响.计算了不同进速系数下吊舱推进器的推力系数、扭矩系数.采用四套网格进行了吊舱推进器水动力性能计算的比较分析,给出了详细的计算网格参数.分析了计算网格数对吊舱推进器理论预报精度的影响.     

回转式液压吊舱结构有限元分析

本文介绍了船舶回转式液压吊舱推进器的工作原理及其性能优点,针对一艘600马力的渔船,设计了一套回转式液压吊舱推进器结构模型,分析吊舱体的受力情况,并采用有限元分析方法,对设计的液压吊舱进行结构上的改进;通过对比分析,提出一种适用于小功率船舶的回转式液压吊舱结构,同时首次提出对回转式液压吊舱推进系统进行模块化设计的思想,并对该系统进行模块化划分,以满足其在维修、检测、安装等方面的要求,对促进模块化设计在液压吊舱推进领域的应用有着实际的意义。     

大型船舶吊舱推进器发展现状

吊舱推进器是近年来发展起来的一种新型船舶推进系统,是目前船舶推进系统领域引人瞩目的焦点。本文介绍吊舱推进器发展情况和吊舱推进器的原理及优点,以及吊舱电力推进系统中的两项关键技术的发展现状和应用。重点分析现在市场上主流的几种吊舱推进器,对不同型号吊舱推进器的特点进行详细的阐述,并将5种典型的吊舱推进器数据进行统计,对比分析得出结论。     

小舵角工况下吊舱推进器空泡性能试验研究

船舶在航行中需要在小舵角范围内频繁操舵以保持航向,因此在小舵角工况下吊舱推进器的空泡性能尤为重要。通过试验,对小舵角(±5°)范围内吊舱推进器的空泡性能进行了观察。同时,在0°舵角工况下,对船体以及吊舱上螺旋桨诱导的脉动压力进行了测量,验证了吊舱推进器的设计及应用状况。     

拖式吊舱推进器的水动力特性分析

拖式吊舱推进器的螺旋桨与吊舱之间干扰剧烈,流动现象较为复杂,为研究拖式吊舱推进器的水动力特性,基于粘性理论,滑移网格技术,借助商用流体计算软件FINE/Marine,分别完成了三维实尺度的裸桨及吊舱推进器的敞水性能数值模拟。着重在吊舱对螺旋桨水动力性能的影响、吊舱侧向受力、吊舱表面压力和周围流场速度分布方面进行了分析。结果表明,由于吊舱的存在,螺旋桨的推力扭矩均有所提升,但是整体推进器的效率没有明显改善,反而使螺旋桨推力波动增大;吊舱在螺旋桨尾流影响下会产生额外的侧向力。     

基于面元法的吊舱推进器定常性能研究

基于势流理论面元法建立了吊舱推进器定常性能的计算方法.分别建立螺旋桨和吊舱的积分方程,通过在表面上布置双曲面元将方程离散为以面元上偶极强度为未知量的矩阵.螺旋桨和吊舱之间的相互影响通过迭代计算来处理.Newton-Raphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件.为避免数值求导中的奇异性,用柳泽(Yanagizawa)方法求得物体表面的速度分布.支架作为升力体处理,并通过迭代计算更新支架的尾涡形状.计算了拖式吊舱推进器的定常水动力性能,与实验结果的比较表明,计算误差在5%以内.分析了舱体对螺旋桨的影响,舱体的伴流会引起螺旋桨的载荷增大.