船用翼帆辅助推进技术发展综述

船用翼帆是远洋船舶辅助推进的首选设备,具备升力特性好、气动性能稳定、无需额外动力、结构简单等优势。本文主要分析船用翼帆的技术特点,概述当前船用翼帆辅助推进技术的研究现状,介绍不同类型的船用翼帆技术的原理和应用情况。重点分析多元素翼帆涉及的关键技术,包括最大推力系数的配置,失速控制以及机-帆-船的协调配合等。     

矩形硬帆间相互干扰的试验研究

本文介绍了矩形硬帆间相互干扰的试验研究结果,在简单描述了试验模型和方法后,先对试验结果作了简单的分析,然后又结合缝翼理论、数值计算和试验结果对硬帆间干扰作了进一步的分析。研究结果表明多帆组合体可有效地提高单位甲板面积上帆的推力。三帆组合体的帆距t=1.25倍弦长、位错角φ=28°时,帆间干扰损失为5～8%,φ=45°时帆间干扰损失最小,在某些风向角上其推力甚至比单帆还大。在二帆组合体上,当前帆与后帆成约-10°夹角时,最为有利。     

基于CFD的无人帆船襟翼帆空气动力研究

为推进无人帆船在海洋环境保护和资源勘测等方面的应用，为一款海上自动航行帆船设计了风帆结构，并进行气动性能分析。建立无襟翼帆、分离式襟翼帆和嵌入式襟翼帆3种翼帆模型，通过Fluent软件进行计算流体力学（CFD）计算分析，比较3种风帆的气动性能，分析变角度襟翼帆对风帆气动性能和对帆船推力提升理论的影响规律。结果表明，嵌入式襟翼帆对无人帆船风帆整体的气动性能具有提升的作用；随着襟翼帆偏转角的增大，风帆的升力系数和升阻比随之增大、帆船的推力系数明显增强，对帆船性能的提升具有较优的影响，促进无人帆船在推力提升方面的研究。     

马格努斯圆柱及变角度襟翼对无人帆船气动性能的影响北大核心CSCD

[目的]旨在研究马格努斯翼型和变角度襟翼对无人帆船气动性能的影响及其优化,以提高无人帆船的航行效率。[方法]采用CFD方法,以NACA 0021翼型作为无人帆船主翼帆的基准翼型,在主翼帆顶缘耦合马格努斯圆柱,分析马格努斯圆柱关键参数(直径、位置和间隔)对翼型升阻特性的影响规律;在主翼帆顶缘耦合马格努斯圆柱的基础上,将襟翼帆嵌入主翼帆尾缘,研究不同襟翼帆偏转角下翼型周围流场和升阻特性及其对无人帆船推力性能的影响规律。[结果]结果表明:在大攻角下,马格努斯圆柱对翼型气动性能具有提升作用,在所研究参数范围内翼型升阻比与马格努斯圆柱位置正相关,与马格努斯圆柱直径和间隔负相关,其中圆柱的直径和间隔对翼型气动性能影响较大,位置的影响最小;在小攻角下,变角度襟翼帆对翼型气动性能的提升更明显,在0°~15°攻角内,翼型的升阻比与襟翼帆偏转角正相关;在马格努斯圆柱及襟翼帆共同作用下,风帆推力系数最大提升27%,且与襟翼帆的偏转角正相关。[结论]研究结果可为马格努斯圆柱及嵌入式襟翼帆在无人帆船领域的应用提供参考。     

某型地效翼船翼型选择分析

地效翼船(WIG)是一种融合了航空技术与船舶技术的新型高性能船舶,而机翼是产生地面效应和提供升力的主要部件,翼型的优劣直接影响地效翼船的飞行性能.根据某型地效翼船的气动布局特点建立分析模型,采用面元法对2种翼型的气动特性进行计算.对比2种翼型的特性曲线,结果表明,在同一条件下,2#翼型具有更大的升力,地效翼船的起降性能更优越,因此该型地效翼船的机翼更适合采用2#翼型.     

帆数量对低攻角多翼帆系统推进性能的影响

基于雷诺平均的湍流处理方法，采用SST k-ω方程湍流模型对控制方程进行封闭，时间离散格式为2阶。使用STAR-CCM+商业软件分析帆数量对多帆系统推进性能的影响，并根据国际拖曳水池会议（ITTC）的不确定度分析规程进行数值不确定度分析。将仿真数据与理论方法和试验获得的数据进行对比以保证计算结果的可靠性。研究结果表明：多帆系统风帆数量增加时，其风帆助航力有明显提升，总推力增加，有更好的助航效果；但推进性能并不是随风帆数目的增加而线性增加，具体的风帆数目确定还需综合考虑稳性、操纵性等其他因素。     

基于RANS方程的对拍翼推进器推进性能分析

文章基于RANS方程,应用动网格技术,数值计算分析了一种基于地效应原理的对拍翼推进器的推进性能,探讨了来流速度,拍动频率、振幅对推进性能的影响。计算结果表明拍动频率越高、拍动振幅越大则推进器的推力越大,而推进效率则会随来流速度以及拍动振幅的增大而呈现先增大后减小的趋势;同时对比分析了双翼对拍与单翼拍动产生的推力和推进效率;这种推进器构造简单,仅通过简单的相对拍动就可产生垂直于机翼轴向的推力,通过机翼的旋转就可产生任意方向的推力,能够满足水下机器人做六自由度运动的推力需求。     

基于CFD和试验的襟翼帆设计研究

对远洋船舶利用风能的特点进行了分析,设计了一种带有缝翼和襟翼形式的襟翼帆,来提高船舶风帆的升力。首先,对该襟翼帆模型的大量参数进行仿真优化,得出了不同参数对模型空气动力学特性的影响规律,并确定了该模型较为理想的参数值,仿真条件下该模型的最大升力系数在2.75左右;然后,对缩小后的模型进行风洞试验,该模型试验的空气动力学特性与仿真吻合较好,最大升力系数在2.52左右(在允许误差范围之内);最后,给出了在海况条件下该模型的相关仿真和实验控制特性曲线图,两者基本吻合,进一步证明了设计的准确性。     

飞向未来战场的两枚攻击平台——地效飞行器

另辟蹊径 它是“会飞的船” 地效飞行器,也称作飞翼船、地效翼艇,它利用地(水)面效应和动力增升原理,在地效区里飞行,使升阻比增加,气动效率大大提高,是介于飞机、舰船和气垫船之间的一种新型高速飞行器。 地(水)面效应简称“地效”。当飞行器在接近地(水)以及在起飞和着陆(水)过程中,由于地(水)面与机翼下空气相互作用,在机翼下方产生气垫,环绕在机翼四周的气流发生改变,使飞行器升力增加,阻力减小,导致升阻比(升力与阻力之比)增大。 飞行器在贴近地(水)飞行时,在一定的高度范围内,存在着一个地效区。地面效应与机翼的展弦比(机翼长度与机翼的宽度之比)有关。一般认为,地效区存在于从地(水)面至翼展的1/2高度范围内,地面效应存在范围的高度最大不超过     

一种翼型风帆的空气动力特性计算

在NACA006机翼原型的基础上,针对船用助航风帆的特点提出了一种改进型的风帆翼型,并采用工程上广泛应用的标准K-ε模型,利用FLUENT软件对两种翼在0°、5°10°15°20°5种不同风向角下翼型的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得了相应的的升力系数和阻力系数,证明其升力系数比常规的矩形圆弧风帆有很大提高。     

导管螺旋桨空泡性能系列试验研究

作者对D系列导管螺旋桨进行了均匀流场的空泡筒试验,共进行了两种盘面比的四叶D系列螺旋桨(A_E/A_O=0.7,1.0)与两种厚度比的导管BD15及BD12(t/L=0.15,0.12)相配合的试验研究。试验发现,导管螺旋桨的空泡性能有着与常规桨不尽相同的规律,对给定的空泡数σ_v,分别存在第一阶段空泡与第二阶段空泡的临界总推力负载系数(C_(ThT))的最大值。作者用各种导管螺旋桨的筒壁效应修正方法进行了计算分析,并建议可采用等C_(Th)法修正。本文例举了上述导管螺旋桨系列试验结果的部分回归系数、空泡性征曲线、权衡设计图谱及空泡限界线。     

直翼推进器的性能分析及其理論

本文簡要地介紹了直翼推进器的作用原理,与其他船用推进装置的性能作了比較,并分析了直翼推进器对船舶操纵性、稳定性的影响,指出了在經常改变航行条件的船舶上使用直翼推进器的优缺点。文中指出直翼推进器的直翼处于非定常运动状态,利用静定假設計算直翼,理論数据的誤差很大,推力及效率值均偏高。作者利用机翼周期性振动的理論及試驗结果推导了計算直翼推进器性能的理論公式,并論证了直翼推进器横向移动时引起与移动方向相反的力的現象,即当直翼推进器来流有偏斜时,出現垂直于推力方向的横向力。     

翼帆船模型

搞过航空模型的都知道,水平放置的机翼能产生垂直的升力。那么,垂直安装的机翼就能产生水平的拉力。翼帆船模型就是依照这一原理设计、行驶的。它是航空模型与航海模型的巧妙结合。比一般帆船模型容易掌握,性能足以和优秀的自航式帆船模型相抗衡。 因其同时具有飞机模型和舰船模型的一些特点,制作时翼帆与船体尽量分工完成。 一艘自航式翼帆模型通常由两大部分构成。下面分别予以介绍。 一、翼帆——安定面 整个翼帆——安定面象一架侧置的模型飞机。它是产生水平拉力的关键系统。 翼帆就是机翼。总长1.2m,翼弦0.21m,选用略加修改的“MVA-301”翼型,它的升阻比和强度都较大。     

NACA 0012摆动水翼水动力特性的二维数值模拟

[目的]为了研究水翼的水动力性能对波浪滑翔机设计的影响,[方法]针对波浪滑翔机运动时水翼的摆动特点,基于STAR-CCM+软件的流体与固体相互作用(DFBI)模块,采用SST k-ω湍流模型,模拟出滑翔机水翼在一个周期内主动升沉运动下的被动摆动过程,研究限位角、波高、波浪频率等因素对NACA 0012型水翼的推力系数的影响。[结果]仿真结果表明,被动旋转方法可以有效模拟水翼摆动过程,且被动旋转方法所得平均推力系数与主动旋转的相比小30%左右;滑翔机水翼最大限位角在20°附近时,水翼的水动力性能较优;平均推力系数在一定范围内随波高、波浪频率的增加而增大。[结论]这一结果可为研究波浪滑翔机的推进性能以及在不同海况条件下的水动力性能提供参考。     

帆船整体空气动力性能的数值模拟

针对帆船船体与帆翼之间存在空气动力性能相互影响的问题,基于雷诺平均方程和Standard k-ε湍流模型,对帆船的整体空气动力性能进行了数值模拟和分析。首先考虑帆翼在有/无船体两种情况下,计算得到不同攻角下的帆翼升力系数和阻力系数,以及不同相对风向角下的帆船整体推力系数和横向力系数,通过对比验证了帆翼和船体两者的气动力之间存在着较强的非线性干扰。同时建立帆船整体空气动力数据库,在不同相对风向下,根据帆船气动力随攻角的变化曲线,得到帆船整体的最大推力系数,最终生成不同相对风向角下的最佳操帆规则,为帆船驾驶人员实时调整帆角提供理论依据和数据参考。     

风帆助航与天帆系统

介绍风帆助航的特点与应用,分析其在节能、安全和航行性能方面可能存在的问题,阐述一种新型的高科技风帆系统——天帆系统的原理、航线优化设计和安全措施。     

推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响

考虑利用螺旋桨旋转尾流能量以及提高航向稳定性,提出一种带推力鳍的吊舱推进器,采用CFD方法计算其不同进速下的推力系数、转矩系数以及侧向力,并与常规吊舱推进器水动力性能进行了比较。结果表明,加推力鳍后推进效率最大提高达1.6%,航向稳定性也明显改善,鳍的存在有效分割了螺旋桨旋转尾流,引起诱导速度及舱体压力的变化。     

高性能船的发展与前景之管见(三)

对滑行艇、水翼艇、气垫船、地效翼船和小水线面船等高性能船在我国的发展作了简要介绍,就各类高性能船的一些特殊技术问题作了深入讨论,并展望了其前景.第(三)部分专述小水线面双体船.     

单桨船后体横剖面UV度衡准

本文用后体的特征水线同设计水线面积的比值P作为衡量船舶后体横剖面UV度的依据,对若干单桨船系列船型进行了统计分析,根据P值同后体方形系数C_(Ea)的关系,提出一种后体横剖面UV度数值衡准,用于计算机辅助线型设计,可直接按衡准数d_r事先控制或判别后体的横剖面UV形程度。 文中进一步分析了后体方形系数C_(Ea)和水线面系数C_(WP2)同衡准数d_r的统计关系,得到了后体UV度的估算公式。最后,还给出一个可反映前后体横剖面UV度要求的水线面系数C_(WP)的估算公式。     

Leopard 46

总长:14.13米型宽:7.57米吃水:1.35米排水量:10980千克燃料容量:700升帆面积:1342米40马力洋马发动机2台Leopard46是一艘深海巡航双体游艇。宽敞的起居设施、一流设备和高性能是该游艇的亮点。