一种拉伸式船用螺旋桨边界线的逆向改型设计及其模拟仿真

设计一种船用螺旋桨边界曲线改型方法,改型过程中通过移动导边侧约束面和随边约束面的位置来控制边界曲线的形状,从而实现螺旋桨的改型设计。通过Fluent软件模拟发现,随边侧约束面沿拉伸方向的移动可以有效提高螺旋桨推进效率,最高可以达到53.2%,而导边侧约束面的移动在一个相对较小的范围内对螺旋桨效率的提高也有明显的作用。     

船用螺旋桨逆向改型设计方法研究

逆向工程技术可以实现产品的快速创新,将该技术应用到船用螺旋桨改型设计中,突破了螺旋桨的传统设计模式。本研究通过对叶片数字化模型进行整体扭转变形和翘曲变形实现了桨叶的改型,并结合CFD计算发现这种改型方法对提高螺旋桨的推进效率具有重要的作用。结果显示：扭转变形5°,10°,15°,其效率分别提高了4.3%,6.75%,9.42%。再扭转15°的条件下分别对叶梢翘曲±10 mm,发现翘曲-10 mm时推进效率略有降低,而翘曲+10 mm后推进效率有显著提高。     

大侧斜螺旋桨桨叶应力分析

采用求解RANS方程的方法对某大侧斜螺旋桨敞水流场进行模拟,计算得到的推力系数与力矩系数与试验值有很好的一致性.在此基础上,将计算得到的桨叶水动力载荷、离心力载荷和重力载荷导入有限元模型,求解大侧斜螺旋桨桨叶应力场分布.根据应力场分布特点,可知:桨叶除叶根有应力集中区域外,0.5倍半径靠近随边处还存在应力集中区域;在0.5倍半径桨叶切面处,桨叶压力面应力从导边至随边递增,桨叶吸力面应力从导边至随边存在波动.     

基于三维边界条件的螺旋桨升力面设计方法

在传统的螺旋桨升力面设计方法中,通常忽略径向诱导速度,将三维形式的边界条件简化成二维形式的边界条件,且在从随边到导边对速度积分求解拱弧线的过程中对边界条件作了简化处理。随着螺旋桨设计理论和计算方法的发展,采用更为严密的三维形式的边界条件成为可能。论文采用三维形式边界条件求解,开发了新的升力面设计程序,实现更严格意义上的三维设计。实例设计结果表明,对于具有较大纵倾的螺旋桨,采用三维形式边界条件进行理论设计可以更准确地反映桨叶的三维效应。     

平衡侧斜和偏侧斜对船舶螺旋桨水动力性能的影响

为了改善船舶螺旋桨在中高载荷下由于吸力面局部压力过低造成空化的现象,提出通过改变螺旋桨的侧斜方式和侧斜角度来改善螺旋桨吸力面的压力分布,从而改善桨叶的空化形态的方法.以DTMB P4119桨为原型改变其侧斜方式和侧斜角度,新构造了7个螺旋桨,并基于k-ω SST湍流模型和混合网格方法对新构桨进行敞水数值计算.结果表明:对偏侧斜桨,随着侧斜角度的增加,螺旋桨的推力系数增加,敞水效率略有降低.而对于平衡侧斜桨,在低进速下,随着侧斜角度的增加,螺旋桨的推力系数和敞水效率降低;中低进速下平衡侧斜桨和偏侧斜桨的敞水效率相当,中高进速下,平衡侧斜桨的敞水效率高于偏侧斜桨;桨叶吸力面的低压区随侧斜角度的增加而变得狭长,有利于削弱片空化.     

基于CFD的涡尾船改型优化设计

通过CFD方法计算模拟涡尾船原型与优化改型的尾部流场;通过对比桨盘面处轴向、周向速度分布,得出优化改型比原型轴向伴流更均匀,改善了螺旋桨的工作条件,增大了来流的周向速度,提高了螺旋桨的推进效率。模型试验验证了计算结果的合理性,说明船舶优化设计中采用合理的数值计算方法是可信的,可以提高设计研究效率。     

螺旋桨敞水曲线与流场的CFD不确定度分析

为分析计算流体力学方法预测螺旋桨水动力性能的可信度,针对螺旋桨敞水曲线与流场的数值模拟结果进行了CFD不确定度分析。数值计算采用5套网格,网格加细比为槡2。通过求解RANS方程计算的螺旋桨敞水曲线、叶切面压力与试验值吻合较好。在此基础上,对计算结果进行了验证与确认分析,设计工况敞水曲线与叶切面大部分区域压力系数的对比误差介于确认不确定区间内,结果得到确认。湍流模式对螺旋桨非设计工况与导边、随边流动的适应能力是局部参数没有得到确认的主要原因。     

不同螺距拟合方式对螺旋桨优化效果的影响分析

螺距是船用螺旋桨桨叶重要的几何参数,对螺旋桨水动力性能的影响较大。在螺旋桨优化设计过程中,不同的螺距拟合方式不仅得到的螺旋桨桨叶几何形状的光顺程度不同,而且优化效果也不同。本文以DTRC438X系列桨为母型,结合粒子群优化算法和螺旋桨水动力性能的面元法理论预报程序,以提高螺旋桨敞水效率和限定推力系数值为目标,分别采用B样条曲线和贝塞尔函数拟合螺距方法进行螺旋桨各剖面螺距(桨叶其它参数与母型桨相同)的优化设计。对比两种方法各自优缺点,重点分析优化后螺旋桨的敞水效率、压力分布及环量分布并考虑侧斜的影响。经对计算结果分析表明:两种方法都得到了较好的优化效果,而采用B样条曲线拟合螺距方法的优化效果要优于贝塞尔函数法     

应用螺旋桨削边技术减轻老旧船的主机负荷

螺旋桨削边技术对改善老旧船的船—机—桨匹配具有显著作用,通常对螺旋桨削边设计采用半理论半经验的近似估算方法,确定螺旋桨直径与随边的切割量。数十艘实船改造结果表明,采用螺旋桨削边技术可以使主机负荷减轻,工况改善,对提高主机的使用安全和延长主机的寿命极为有利本文将就螺旋桨削边技术的实际情况展开论述。     

基于OpenGL的螺旋桨几何造型程式化实现

介绍通过螺旋桨设计图纸提供的型值数据等进行螺旋桨三维几何建模的方法。利用VC++6.0编制了适合于各种类型螺旋桨的三维几何建模程序,并借助OpenGL技术实现了三维螺旋桨造型及其尾涡面的显示与人机交互功能,提高了螺旋桨三维几何建模的效率。研究中所进行的对桨叶、尾涡面以及桨毂面元网格的计算也为螺旋桨水动力数值预报提供了基础。     

船载养殖水体纵摇运动下流场特性数值分析

发展以大型游弋式养殖工船可为深蓝渔业提供新的养殖手段。本文基于STAR-CCM数值计算软件研究了纵摇运动下养殖液舱内流场特性和壁面压力,建立了养殖液舱内适渔性的评估方法。典型海况中船舶纵摇运动对养殖液舱中流场的影响研究表明：当养殖液舱纵摇频率一定时,液舱内流速及壁面压力随纵摇幅值增大而增大；当养殖液舱纵摇与养殖水体发生共振时,液舱内流速及壁面压力急剧增大,对养殖对象安全及结构强度均有较大不利影响。对于海上养殖工船的养殖安全运行,选择风浪流条件合适的渔场,结合船体耐波性研究,优化船体型线,调节养殖舱水体固有频率,避开共振运动,是养殖工船适渔性研究的一个重要方向。     

某双艉鳍船型设计问题的综合治理与效果研究

本文基于某双艉鳍船型在设计中出现的问题,利用CFD的计算技术,深入剖析了该船在实船试航过程中出现的螺旋桨负荷过重、转速不稳定、左右桨转速差别较大,船艉部产生较剧烈的振动、航速同要求值相差甚远,面临弃船边缘的成因。在实船已经建成,船体线型及螺旋桨均无法改动的情况下,通过切割螺旋桨直径及修削随边,设计并加装整流鳍,采用舵球节能装置等三项综合措施后,成功解决了上述诸多问题,取得了极其显著的效果,能得以顺利交船,避免了出现难以估量的重大损失。     

可倾瓦轴承-转子系统轴承外传力特性研究

本文以四瓦可倾瓦轴承为研究对象,建立了可倾瓦轴承及可倾瓦轴承-转子系统动力学计算模型,分析了间隙比、宽径比及预负荷系数对轴承动力学参数、轴承外传力的影响。研究结果表明,轴承外传力大小主要受轴承刚度影响,增大阻尼有利于降低轴承外传力峰值,但会增大峰值转速之后的外传力。对于工作在一阶刚性模态下的可倾瓦轴承-转子系统,建议工作转速取1.5倍的一阶无阻尼临界转速。     

超大型油船溢油防护结构设计研究

介绍了超大型油船设置溢油防护结构的重要性,详述了溢油防护结构涉及的入级规范、国际公约、规则及其他相关要求,列举了油船常见的几种溢油防护结构型式,分析了它们的优缺点,总结了首、中、尾各区域溢油防护结构设计的相关细节和要求,验证了甲板面上被圈围起来的液体形成的自由液面对船舶初稳性高影响甚微,得出了溢油防护结构的设计需要在总体布置时有所考虑,在结构设计时进行细化的结论。     

某型推力滑动轴承的特点分析及改进方案

本文根据某型推力滑动轴承的结构特点,分析了在使用过程中存在的优点和缺点,提出了为提高其综合工作性能对其结构进行改进的具体方案。     

局部空泡水翼性能研究

空泡对水翼的水动力特性具有重要的影响,使用数值模拟方法研究空泡特性及其机理有着广泛的工程应用价值。对二维NACA翼型的模拟结果表明,基于势流理论的边界元积分方法适用于局部空泡水翼的性能研究,翼型几何参数变化对空泡长度和升力性能均有显著影响,在水翼设计与使用过程中必须对空泡发生与变化给予充分关注。     

从国际海运企业购并效益谈对我国的启示

购并是企业实施外部发展战略的常规策略，在进入和退出壁垒均较高的国际海运业，购并成为形成国际性经营联合体及市场领导企业的重要途径。通过购并，国际海运市场的集中度越来越高，呈现出多寡头垄断的市场格局。购并带给海运企业的最大效益是实现了规模经济，同时还提高了购并企业的融资能力，为企业提供了获取先进技术和优秀人才的渠道，并使企业可以享受税收上的优惠。国际海运业的购并历程为正处于高速发展阶段的国内海运业提供了良好的经验借鉴。     

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。     

大型豪华邮轮结构设计的难点及对策分析

简述了大型豪华邮轮的结构特点,介绍了大型豪华邮轮的特殊要求,指出了结构设计中存在的困难和问题,研究了解决困难的对策和方法,对于大型豪华邮轮的结构设计,关键在于特定结构设计水平的提升,薄板加工焊接变形的控制,振动和噪声的预防,结构细节的处理,结构与设施的协调等。     

稳心高分布对集装箱船总体性能影响研究

以某支线型集装箱船为依托,针对主尺度和主要船型系数相同,稳心高分布不同的两版型线,分别对对应方案的破舱稳性、装载性能、快速性等总体性能进行评估,并对结果进行研究和分析,进而揭示了稳心高分布对集装箱船总体性能影响的一般规律,为设计者合理优化船型稳心高分布以及市场选择合理的船型方案提供了参考和建议。