空泡螺旋桨升力面理论设计方法

本文提供了一个局部空泡和超空泡同时存在的空泡螺旋桨或超空泡螺旋桨的升力面理论设计方法。在设计的第一阶段，基于由二元超空泡翼型的线性涡分布面元法获得的一元超空泡翼型性能，应用娄勃氏诱导因子方法升力线理论初步确定空泡螺旋浆的几何形状，如：桨叶轮廓、剖面形状、径向负荷分布和螺距分布等。然后，用局部空泡和超空泡螺旋桨的升力面性能预报方法计算设计桨的几何形状和性能，并对设计桨进行 ，最后得到考虑了三因次影响后满足设计要求的空泡螺旋桨。     

超大型矿砂船螺旋桨空泡剥蚀研究

为解决某超大型矿砂船螺旋桨梢部随边剥蚀问题，在中国船舶科学研究中心大型循环水槽中开展了全附体船舶带螺旋桨模型的空泡与脉动压力特性研究，确认了实船螺旋桨空泡剥蚀产生的原因，并基于产生剥蚀空泡的动态特征，设计了三种不同解决方案，期望改善矿砂船螺旋桨空泡运动行为，降低空泡剥蚀风险。试验结果表明：对原螺旋桨压力面导边0.6R～1.0R削边处理，可增加空泡体积与稳定性，明显改善原螺旋桨叶梢空泡动态行为，降低剥蚀风险；新设计的Eppler剖面螺旋桨，可产生无害的空泡形态，避免了空泡剥蚀的产生。     

不均匀流场中非空泡螺旋桨诱发的脉动压力场计算(英文)

本文介绍了一种基于升力线理论考虑升力面修正的准定常处理方法及相应的计算程序。应用此方法,可计算不均匀流场中非空泡螺旋桨一系列水动力性能的周向径向分布;脉动轴承力的各阶幅值及相位分布可以得解;由叶片厚度、叶片动态及静态负荷所诱发的自由空间脉动压力场利用源汇分布及压力偶极子分布亦可得解;数值计算表明该方法所计算的敞水性能及脉动轴承力与试验结果吻合良好。本方法可用于螺旋桨在均匀及不均匀流场中的性能预估及脉动轴承力六分力的理论预测,亦可用于进行非空泡螺旋桨在不均匀流场中诱发的自由空间脉动压力场计算。另外,本方法还可用于计算不均匀伴流场中各切面遭遇的脉动攻角及相应空泡数,以之作为输入数据可进一步依理论计算片空泡的几何形状,是空泡螺旋桨激振力计算的重要基础。     

基于Eppler剖面设计方法上的提高空泡起始航速的非定常螺旋桨设计方法

为了提高螺旋桨的空泡起始航速,本文提供了一个基于Eppler剖面设计方法上的非定常螺旋桨设计方法,二维剖面直接由Eppler剖面设计方法给出并直接输入到升力面设计程序中进行三维剖面设计。计算结果表明新剖面螺旋桨方案的空泡斗要比常规剖面的宽。在平均伴流条件下使用升力线、升力面设计程序给出一个初步螺旋桨方案。然后用定常/非定常面法检查设计结果是否满足推力要求并作修改设计,从中选择一个不符合空泡要求的剖面作为关键剖面。使用Eppler剖面设计方法来改善空泡斗,为了研究剖面弦向负荷对螺旋桨性能影响,本文设计两只螺旋桨,一只为带有Naca66迭加Naca a=0.8,另一只为新剖面的方案。模型试验结果证实了设计方法的有效性。     

任意径向负荷分布的螺旋桨理论设计

本文简单介绍了设计任意径向负荷分布螺旋桨的勒勃思升力线理论和摩根的升力面修正,给出了解决这一设计问题的基本方程式,对于理论设计中关于强良、空泡、叶片轮廓和伴流不均匀性等县体问题也进行了讨论。最后,给出了计算机程序的框图和设计计算结果,并列表同爱克哈特摩根和中国船舶研究中心的结果作了比较。     

螺旋桨水动力性能研究进展

升力面理论的应用日趋完善,面元法和N-S方程的方法已逐渐成为螺旋桨设计与水动力预报的主流,特别是能提供桨叶表面流动精细描述的CFD方法。虽然运用粘性流预报螺旋桨水动力性能的CFD方法较基于势流理论的升力线、升力面和面元法表现出较强的优越性,但是势流理论的完善性使其仍是螺旋桨设计和计算中最常用的工具。本文较全面地介绍了国内外螺旋桨水动力性能研究的最新进展,为螺旋桨相关研究提供参考。     

某伴流补偿导管对螺旋桨空泡及 空泡剥蚀性能影响研究

文章介绍了中国船舶科学研究中心大型循环水槽中开展的某散货船有、无伴流补偿导管下螺旋桨空泡、空泡剥蚀性能对比试验研究,并深入分析某伴流补偿导管对空泡形态、空泡剥蚀性能影响及导管设计过程中需注意的问题。试验结果表明:前置伴流补偿导管会增加螺旋桨表面空泡面积及空泡诱导的船体脉动压力一阶叶频分量,且不合适的伴流补偿导管安装方式会增加桨叶空泡剥蚀风险。     

Activities of Propulsion Design and Cavitation Test for Merchant Ships in CSSRC

文章介绍了过去10年间在中国船舶科学研究中心(CSSRC)进行的商用船舶螺旋桨设计和空泡、脉动压力试验方法及应用;介绍了利用试验手段解决实船螺旋桨出现的空泡剥蚀、螺旋桨空泡引起的船体剧烈振动等工程问题的方法;以及船舶节能装置的设计、试验方法及应用等;同时还介绍了用于高速艇的半浸桨及控制系统的设计及应用.     

非均匀流场中抗空泡桨叶剖面设计

给出非均匀流场中螺旋桨桨叶剖面的设计方法,提出保持剖面空泡特征不变的等效运转曲线的思想与确定方法。本文方法设计的桨叶剖面能有效地控制空泡范围和空泡类型,得到期望的空泡性能。剖面可采用母型剖面或“新剖面”方法来设计,进而可确定桨叶弦向环量分布,然后由升力面理论设计三维桨叶的几何形状。通过实例螺旋桨的设计,其空泡性能得到显著的改善,说明本方法是合理和有效的。     

导管螺旋桨的升力面/面元偶合设计方法

本文提供了一种应用升力面理论和面元法偶合的导管螺旋桨理论设计方法。螺旋桨作为逆问题用升力面理论处理，导管作为正问题用基于速度势的面元法计算。方法的特点是通过迭代考虑桨和导管的相互影响，并自动进行导管和桨的推力分配。导管的面元计算采用两种方案进行偶合：(1)在桨升力面设计过程中每一步偶合；(2)升力面设计结束后偶合。算例表明，两种方案均能给出收敛、一致的结果。     

低噪声,低激振半串列螺旋桨的研究

本文提出了一种新型半串列桨，并以升力面理论为基础进行水动力设计，性能计算，以及几何轮廓设计，试验表明，该形式的螺旋桨可降低噪声，激振，并能改善空泡性能，敞水效率亦略有提高。     

螺旋桨离散谱噪声计算研究

在螺旋桨处于非空泡状态时，离散谱噪声是舰艇辐射噪声的主要成分之一。因而对螺旋桨离散谱噪声进行预报控制至关重要。螺旋桨离散谱噪声计算一般是在螺旋桨非定常力计算和声学计算相结合的基础上得到的。非定常力可以采用面元法或升力面方法计算得到。本文对两种方法进行了比较，结果面元法要优于升力面方法。随后的算例采用面元法计算出螺旋桨非定常力后作为FW—H方程的源项进行了螺旋桨离散谱噪声预报，并通过螺旋桨参数变化可得到离散谱噪声变化规律。     

勃立尔-高恩空泡图在高速艇上的实际应用

<正> 对于一般的运输船舶,它的螺旋桨采用楚思德B型往往能得到满意的效果。在校核螺旋桨会否产生空泡剥蚀或降低推力时,通常是应用勃立尔(L.C.Burill)的空泡图(图1)来校核,以便求得适宜的盘面积。图1中最低一条线表示2.5％面积有空泡的限界线,此时虽有空泡,但剥蚀尚未开始,推力也没有下跌。常规螺旋桨常要求设计在这条限界线的右边以避免空泡剥蚀和推力下降。但缺点是偏于保守,使得盘面积取得过大,造成效率损失.2.5％面积有空泡的限界线可用下式来表达:     

船用螺旋桨理论研究的发展与方向

结合近代船用螺旋桨理论研究经历的三个发展阶段,系统地分析各个阶段螺旋桨理论研究的方法,分别介绍动量理论、叶元体理论、升力线理论、升力面理论、边界元法、粘性流体动力学法等。探讨螺旋桨理论与流体力学之间的关系,重点介绍粘性流体动力学法中计算流体动力学在螺旋桨理论研究中的应用,探讨船用螺旋桨理论今后的研究方向。分析结果表明：船用螺旋桨理论研究的方法和手段都与流体力学学科的发展关系紧密,计算流体动力学和流体力学试验手段的进步将促进螺旋桨理论研究的发展。     

螺旋桨空泡体积测量

螺旋桨背片空泡分布形态、变化趋势、面积、厚度、体积变化率对研究桨叶剥蚀、螺旋桨噪声及激振力具有重要的意义.通过双目立体视觉的计算机技术,利用两台不同角度的摄像机采集同一时刻的桨叶背片空泡,计算空间点在两幅图像中的视差,获得该点的三维坐标值,得到螺旋桨空泡面积和体积信息.通过连续采集空泡图像信息并实时处理可进一步得到螺旋桨背片空泡发展趋势和体积变化率信息,为解决降低螺旋桨激振力和噪声、桨叶剥蚀等问题提供了重要的技术检测手段,有助于螺旋桨设计者提供更优秀的螺旋桨方案.     

某型渔船螺旋桨导管腐蚀研究及维修方法探讨

文章针对多年对某型渔船螺旋桨导管腐蚀情况进行调查、分析,认为导管腐蚀的主要原因是由于螺旋桨空泡引起,针对空泡产生原因及剥蚀的机理,提出了修复解决办法.     

高低工况螺旋桨空泡性能试验与机桨匹配设计

对某型测量船螺旋桨的脉动压力进行了理论估算,并开展不同螺距比的螺旋桨空泡性能模型试验,预报不同设计工况的空泡性能及脉动压力,获得了不同螺距下的背空泡及面空泡限界,尤其是小螺距比下的面空泡斗特性。在此基础上,针对目标船不同任务模式下的使用要求,结合主机特性,对其高低航速工况进行了机桨匹配优化设计。实船试验结果和使用情况表明,机桨匹配设计较为合理。     

考虑破冰情况的极地甲板运输船螺旋桨设计研究

针对具有破冰能力的极地甲板运输船螺旋桨提出了一种设计方法。设计满足国际船级社协会的Polar Class规范及俄罗斯船级社RMRS规范。在设计过程中,应用升力线理论进行设计,并结合升力面理论修正的方法,对设计结果进行了规范公式要求的计算校核,进一步又通过直接计算方法对其进行了PC规范的强度校核;在多种校核结果指导下调整了螺旋桨的某些设计细节,使螺旋桨强度达到规范的要求。并在此基础上对安装该桨的工况进行航速预报,结果表明:航速达到设计要求。说明本文的设计方法可用于具有破冰能力的极地甲板运输船的螺旋桨设计。     

超空泡流理论的应用(英文)

对于二元定常超空泡流可以化成Rieman-Hilbert混合边值问题用奇异积分方程的方法来求解。对三元空泡流问题由于速度图映射法不能应用,只能求助于数值解。 与高速水翼和超空泡螺旋桨的设计有关的水翼剖面超空泡绕流问题属于小扰动问题,作者在1964年和1966年已求得解答。在螺旋桨设计中应用二元超空泡水翼理论,尚需考虑翼栅效应。作者介绍了应用动量理论求解超空泡翼栅流。 在换算实验结果与理论计算时必须注意筒壁对空泡流的影响。作者列出其估算式。 近年来对空泡流问题获得相当大的进展,现有的二元及准二元自由流线理论可以成功地用来设计定常运行下的超空泡翼型、螺旋桨及水泵。但对于非定常超空泡流尚须进一步研究。     

基于Visual Basic 6.0的螺旋桨设计及性能预报软件

随着船舶行业的不断发展,迫切需要一种设计软件来提高螺旋桨的设计效率。基于Visual Basic6.0开发平台,结合Fortran和动态链接库技术,实现了螺旋桨设计及水动力性能预报软件的设计。软件运用升力线理论完成了螺旋桨的设计与优化,进而运用升力面理论对螺旋桨的性能进行了预报。该软件界面友好、功能完善、可视性强,试验结果证明,能快速准确地进行螺旋桨设计及性能预报,提高了螺旋桨的设计效率,具有良好的使用性。