差动操帆对风帆船节能的影响评估

利用风能的翼型风帆助推技术是运输船舶满足EEDI高阶段指标的重要技术措施之一。以一左右舷横向对称布置两对翼型风帆的油船为研究对象，选取典型相对风向角，分别采用烟流流动显示试验和风洞测力试验的方法，从定性和定量两个方面分析双帆横向间距变化及不同操帆控制策略对风帆组气动特性的影响；在此基础上，通过求解计及横倾的四自由度MMG非线性运动方程组，评估压载吃水下双帆横向间距及其操纵控制策略对风帆组节能的影响。研究表明：横风作用下，沿船宽横向布置的两帆间存在着相互干扰，通过合理的操纵控制，可提高风帆组的推进性能；两帆横向间距越小，帆-帆干扰效应越明显，为最大限度地发掘风帆组的整体助推潜力，需要差动操帆的角度也越大；相较同步操帆最优状态的推力增量，同时差动操纵背风侧两帆，风帆组推力增量可再提高约7.7%，压载吃水下风帆组的综合节能收益可达22.7%。     

MWM TBD234柴油机舰用化性能改进研究

针对TBD234V8柴油机舰用化过程中,燃油消耗率和排温超标的问题,开展了理论和实验研究.利用计算机仿真技术,研究了涡轮增压器截面积、喷油提前角对柴油机性能的影响,通过试验研究确定优化后的喷油提前角为24.5°+0.5°,喷咀环截面积为27 cm2.     

耙吸挖泥船艏喷轨迹曲线及流场特性的数值模拟

通过CFD数值模拟方法模拟了耙吸挖泥船艏喷不同工况时的喷射轨迹曲线及流场特性,得到了不同工况下的艏喷喷射距离及流场特征,对比数值结果与施工现场测量结果,显示数值模拟结果与现场试验结果基本相符,数值模拟基本可以预测艏喷的喷射距离和流动特征。在此基础上,对艏喷轨迹线和喷射距离的影响因素进行了分析,结果表明：45°喷角比30°喷角喷射距离要远,但是30°喷角有利于回淤与流失量的控制。因此在不同的施工阶段,可调整喷射角度,达到最佳施工效果。     

游步甲板区域烟雾扩散特性数值模拟

基于N-S方程,利用Fluent软件进行数值模拟。通过分析湍流区域、速度比k(0.5、1.0、1.5、2.0)、偏航角φ(0°～30°,步长为5°)对烟雾扩散特性的影响可得:在偏航角度φ=0°时,排除烟囱本身的局部空气动力学干扰,发现烟雾对称扩散,速度比k大于1.5时烟雾下洗现象基本消除;在k=1,φ=20°时可以明显地观察到在烟囱背部开始产生下洗现象。     

高性能机翼帆的气动特性

高性能机翼帆是一种多翼段(前后四段)可动翼型(NACAOO15)和小展弦比(λ=2)的矩形翼,其最大推力系数C_(xmax)=3.73,而三张帆的最佳布局,可使单位横风截面上的风帆推力提高50％左右。这样,三张多段机翼组合帆的最大推力系数可达5.6,它比现代层流型弯板型刚性帆的C_(xmax)高二倍以上。本文通过对高性能机翼帆气动特性的研究,设计出了一种组合式空气助推器,其经济效益令人瞩目。     

计算不可压缩流体中大冲角小展弦比矩形平板机翼空气动力性能的一个简单方法

本文系对不可压缩流体中大冲角小展弦比矩形平板机翼提出—个简单的非线性理论。平板系用有限条沿弦向分布的和强度不同的马蹄形渦线来代替。这些渦线的自由部分相对于平板成θ角。问题的求解,系用迭代法。作为第一次近似,将θ角取为冲角的一半,算出渦线强度的第一次近似值。然后在平板两侧缘处运用赫尔姆霍斯(Helmholtz)的渦旋原理,算出θ角的第二次近似值,从而得到渦线强度的第二次近似值,如此继续下去直至第m次近似,最后利用渦线强度的第m次近似值求出平板的举力系数、俯仰力矩系数和诱导阻力系数。作为例子,对展弦比为0.2,0.5,1.0与冲角为5°,10°,15°,20°,25°的平板进行了计算,并与实验结果和现有其它理论进行了比较,计算结果表明,本理论较现有其它理论给出与实验更为符合的结果;同时本理论较现有其它理论更为简单。     

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。     

抽气式涡轮帆的气动力学分析研究

介绍了抽气式涡轮帆的结构和工作原理,使用Gambit软件建立了涡轮帆的模型,并采用RNG k-ε湍流模型描述了涡轮帆的动力学特性。利用Fluent软件对抽气式涡轮帆进行了数值模拟计算,并与风洞试验数据进行了对比,升阻力系数的模拟结果与试验数据变化趋势基本一致。计算了特定情况下椭圆筒不同偏转角时的升阻力系数,并模拟了不同旋转角下吸气强度以及旋转角为0°时分流板位置对涡轮帆升阻力系数的影响,为涡轮帆的优化选择提供了依据。     

全回转导管桨水动力干扰数值预报与分析

为探明串列全回转导管桨水动力干扰问题,基于粘流理论,采用滑移网格方法,开展了均匀来流下两个串列桨在不同偏转角度下水动力性能的数值预报研究,定量分析了不同偏转角度下,上游桨对下游桨水动力的影响,重点关注不同偏转角度时下游桨推力、功率损失及叶片负载的脉动无序性。研究结果表明,在上游桨尾流影响下,上游桨无偏转角度时,下游桨推力损失约70%,上游桨偏转10度时,下游桨推力损失约15%。本文研究结果对动力定位系统控制策略具有指导意义。     

无断级滑行艇的设计（2）

( 接 上 期 )4　　滑行面扭曲和斜升角变化对性能的影响 滑行面扭曲对艇性能的影响可由二次大战时的Elco型和Higgins型鱼雷快艇的阻力对比来说明。图2表明Elco型的斜升角从艉板处的 7°上升到舯部处的 18°。从而得出滑行面的扭曲为 11°。Higgins 型的斜升角从艉板处的2°上升到舯部处的21°,从而得出滑行面的扭曲为 19°,或粗略地说是　Elco　型扭曲的二倍。该 于斜升角的变化较为复杂,所以不 Δ的增量是与纵倾角正切的增量相同两设计的平均滑行斜升角(舯部斜升 可能单纯性地评价斜升角变化对阻力 …     

船舶风帆助航自动控制系统的初步方案

近年来,世界上出现了一种新型货船——以机为主、以帆助航的自动控制远洋货船。由于这种货船有效地节省了能源,因此受到许多工业先进国家的重视。要实现以机为主、以帆助航的自动控制,必须解决一系列复杂的技术问题。海上的风向、风力是一种多变的因素,而它又直接影响到船舶的航向与航速。因此,在各种风向条件下,如何自动确定帆的最佳推力角;如何克服风     

风帆阵列气动干扰特性数值分析

针对某远洋散货船设计一套风帆阵列。为了研究风帆之间的相互干扰现象,利用CFD软件对单帆和风帆阵列的空气动力学特性进行数值模拟,分析风帆之间的干扰特征。结果表明,尽管变化趋势一致,但由于风帆阵列存在帆间的流场干扰,每只风帆的升/阻力系数都较单个风帆要小,特别是在攻角大于25°时,最大值相差30%左右,且阻力系数下降较快,这为风帆的实船布置和应用提供了参考。     

攻角对半穿甲战斗部侵彻航母双层靶板的效应研究

采用数值仿真方法,建立半穿甲战斗部对航母双层板侵彻效应的数值仿真计算模型,并计算战斗部以6种不同攻角侵彻目标的动态响应过程.结果表明,攻角对战斗部侵彻航母双层靶的能力有显著影响.随着初始攻角增加,战斗部的靶后余速下降,当初始攻角为20°和25°时,战斗部未能穿透航母的吊舱甲板.战斗部撞击吊舱甲板的攻角相对于初始攻角均有所增加,严重影响了战斗部对吊舱甲板的侵彻能力.战斗部对目标的侵彻破坏模式均属于延性扩孔和冲塞破坏模式.战斗部侵彻航母双层靶的过载较大且高过载持续时间长.当攻角大于10°时,战斗部在侵彻第1层靶板时,横向过载比较明显,导致战斗部结构出现不同程度的弯曲变形,这些因素给战斗部的结构完整性、装药稳定性和引信可靠性带来严峻挑战.该研究可用于指导半穿甲战斗部设计及其毁伤效应研究.     

柴油机扩压长支管定常流动特性数值模拟与试验研究

采用数值模拟与试验手段进行了轴对称柴油机扩压长支管的定常流动特性研究，对扩张角为6°、10°、15°扩压长支管的研究表明：进出口面积相同的扩压长支管，随着扩张角度的增大，由于截面速度畸变逐渐严重，直至分离及回流发生，而使扩压管的通流特性、扩压特性性能变差。     

高压齿轮泵浮动侧板的动态平衡机理

针对高压齿轮泵浮动侧板磨损问题,在解析齿轮泵内部流场的基础上重点研究了浮动侧板反推力作用点变化规律和导致侧板产生倾覆力矩的关键因素。以某型号高压大排量齿轮泵为模型,运用CFD软件解析齿轮泵内部流场并根据侧板结构特点建立压紧力和反推力的求解微分方程,求得一个轮齿啮合周期内的侧板倾覆力矩变化规律,同时通过建立齿轮泵工作腔压力测试系统对该理论分析结果进行验证,额定工况下：试验值与理论值误差为4.18%,当轮齿转角φ=14°时倾覆力矩达到最大值Ms=82.16N?m。该研究为高压大排量齿轮泵浮动侧板倾覆力矩计算和侧板结构优化设计提供了理论基础和技术支撑。     

斜流中船后螺旋桨水动力数值分析

基于CFD对国际标模KCS斜航状态进行了数值模拟,分析了不同漂角时螺旋桨在纵向、横向、垂向三个方向上的力和力矩的变化规律,并探讨了漂角对推力偏心矩的影响。数值模拟采用RANS(Reynolds-Averaged Navier Stokes)方法,结合SST k-ω湍流模型和滑移网格。计算考虑了±20o,±10o以及0o漂角,结果表明：由于横向水流改变了螺旋桨桨盘面上的载荷分布,漂角对螺旋桨的横向和垂向的力和力矩有显著影响,漂角方向对螺旋桨推力偏心矩的偏移有较大影响。     

变形钢板机械矫正后的力学性能试验

钢结构桥梁在遭受撞击后，严重变形钢构件是否适用机械矫正方法尚无明确答案。结合工程实例对机械矫正后的变形钢板力学性能开展试验研究。研究表明：在变形小于25°时，钢板试件屈服强度变化不大，但在变形超过25°时开始下降；在变形达40°时，机械矫正使钢板试件中的微观缺陷增加，并使其表面形成裂纹；机械矫正使钢板试件的冲击韧性随变形程度增加而降低。     

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。     

三桨船舶模自航试验的数据处理分析

三桨船船模自航试验时，由于三个螺旋桨之间会发生相互干扰，螺旋桨的负荷及克服的 船舶阻力也不尽相同；本对三桨船自航试验时各桨的推力减额及船的阻力分配问题进行了探讨；并对三桨船自航试验结果的数据处理分析方法作了探讨，提出应首先按螺旋桨的有效推力来分配各桨克服的船的阻力，再进行推进因子分解的数据分析方法。     

低攻角下二维软帆空气动力特性数值模拟

针对软帆形状随帆面上下压力分布改变而改变的特点,基于涡层分布面元法原理,总结前人研究经验,提出一种可靠的数值模拟方法,编制计算程序,对低攻角情况下二维弓型薄翼软帆在不可压缩、理想流体中的空气动力特性进行数值模拟,结果表明:该方法在低攻角下的模拟结果与试验值吻合良好.这一结果对于进一步开展软帆空气动力特性的数值预报和理论分析研究具有重要参考价值.