串列螺旋桨的模型系列试验和图谱设计方法

本文是作者关于串列螺旋桨方面的研究报告之一,它探讨了串列浆的重要参数(包括桨距比、叶错角以及前后桨的直径、螺距分布和配合、叶型和叶轮廓等)对其性能的影响,发表了两组串列螺旋桨系列试验图谱CLB4-40-2和CLB4-55-2,并给出了用图谱方法设计串列螺旋桨的框图。 对于直径不受限制的情况:在(1/2)B_p≥4时,串列桨的效率比相近盘面比的普通桨略高,最佳直径减少4％以上;对于直径受限制的情况:在(1/2)B_p≥4时,串列桨效率皆较相近盘面比的普通单桨为高,其效率增加量随功率系数(2/1)B_p的增大或直径系数δ的减小而增加。     

串列螺旋桨的简化理论设计方法

本文提出了一个串列螺旋桨的简化理论计算方法。利用升力线理论并分析诱导速度在自由涡片间的变化规律,算出前、后浆的干扰作用,求得它们各自作为敞水普通螺旋桨的相当无穷远来流速度(对后桨,考虑了前桨尾流收缩的影响),再利用普通螺旋桨的敞水性征曲线来计算串列螺旋桨的水动力性能。普通螺旋桨的敞水性征曲线可以根据环流理论计算,也可以从敞水试验获得。 本文给出了计算串列螺旋桨正问题和反问题的电子计算机程序流程框图及算例,结果证明理论和试验比较一致。     

导管螺旋桨软件设计方法

本文简要分析了导管螺旋桨的优缺点是一般设计方法,结合所开发的通用导管桨设计软件,阐述了导管桨的设计方法,最后给出了一个基于该软件的设计实例     

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。     

不均匀流场中串列螺旋桨的空泡、激振力分析

本文基于普通螺旋桨的准定常理论和有关空泡、激振力的理论,发展了不均匀流场中串列螺旋桨空泡、激振力的一个计算方法。主要内容包括:Sasajima加权平均对周向不均匀流场的处理;计及前桨尾流收缩影响的串列螺旋桨正问题计算;轴承力和表面力的谐调分析;前、后桨一对叶片推力偏心的计算和推力、扭矩脉动的谐调分析计算;前、后桨叶剖面空泡长度和面积计算;前、后桨对空间一场点脉动压力的计算。本文还计算了同一伴流场中负荷相同,但叶错角和前、后桨螺距匹配情况不同的串列螺旋桨空泡长度。结果表明:不同的叶错角和不同的螺距匹配对串列旋桨的空泡长度有明显的影响。本方法对不均匀流场中串列螺旋桨的设计以减少激振力有一定的实际意义。     

串列螺旋桨水动力性能的数值预报

为了分析串列螺旋桨的水动力性能,本文运用计算流体动力学理论,结合雷诺时均RANS方程和相对运动参考坐标系对其三维定常粘性流动进行数值模拟。应用Fortran语言编制程序计算螺旋桨的型值点,并采用三次样条曲线拟合各点,建立串列桨三维模型。以某一串列螺旋桨作为研究对象,得到螺旋桨的推力系数、转矩系数以及流域内速度分布等水动力特性参数,并给出敞水性能曲线。计算结果与试验数据吻合较好,验证了数值方法的可行性和准确性。     

串列螺旋桨水动力性能的数值预报

为了分析串列螺旋桨的水动力性能,本文运用计算流体动力学理论,结合雷诺时均 RANS方程和相对运动参考坐标系对其三维定常粘性流动进行数值模拟。应用 Fortran语言编制程序计算螺旋桨的型值点,并采用三次样条曲线拟合各点,建立串列桨三维模型。以某一串列螺旋桨作为研究对象,得到螺旋桨的推力系数、转矩系数以及流域内速度分布等水动力特性参数,并给出敞水性能曲线。计算结果与试验数据吻合较好,验证了数值方法的可行性和准确性。     

双体导管螺旋桨系列试验研究

为了提高导管螺旋桨的效率、推迟水流从导管后缘内表面的分离,根据襟翼增举的原理,作者设计了一套后缘开缝襟翼剖面双体导管。初步试验后选择JD11、SD11两个双体导管与15只荷兰船模试验池的Κα系列螺旋桨相配合进行了敞水试验。根据试验结果;分析了双体导管及螺旋桨的一些主要参数对敞水性能的影响。同时,给出了敞水效率较高的SD11 Κα桨系列的敞水性征曲线、回归多项式及(1/2)B_p～δ图谱。     

B系列串列螺旋桨敞水性能参数匹配数值仿真北大核心CSCD

分析研究B系列螺旋桨的敞水性能,应用VB语言编制B系列桨回归方程的计算程序,数值过程基于雷诺平均纳维—斯托克斯(RANS)法处理数值粘性流场,采用Fortran语言、Pro/E和GAMBIT前处理软件联合建模并划分网格,研究湍流模型对螺旋桨敞水性能的影响,对串列螺旋桨数值计算验证和敞水性能参数匹配问题进行研究,分析其尾流和速度场的变化状况。结果表明:RSM模型为较佳湍流模型;合适的桨距比和叶错角可明显提高串列桨的敞水性能,串列桨后桨吸收前桨的尾涡能量,且随着与盘面处的距离增大,串列桨轴向诱导速度减少趋势快于单桨,可提高串列桨的敞水效率。     

B系列串列螺旋桨敞水性能参数匹配数值仿真

分析研究B系列螺旋桨的敞水性能,应用VB语言编制B系列桨回归方程的计算程序,数值过程基于雷诺平均纳维—斯托克斯(RANS)法处理数值粘性流场,采用Fortran语言、Pro/E和GAMBIT前处理软件联合建模并划分网格,研究湍流模型对螺旋桨敞水性能的影响,对串列螺旋桨数值计算验证和敞水性能参数匹配问题进行研究,分析其尾流和速度场的变化状况。结果表明:RSM模型为较佳湍流模型;合适的桨距比和叶错角可明显提高串列桨的敞水性能,串列桨后桨吸收前桨的尾涡能量,且随着与盘面处的距离增大,串列桨轴向诱导速度减少趋势快于单桨,可提高串列桨的敞水效率。     

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。     

拖网渔船导管桨的设计

本文介绍了导管桨的设计要点，对几种主要设计方法进行了分析比较，提出了拖网渔船采用等功率变转速的方法设计导管桨，可以满足渔船多工况推进的需要，这对多数柴油机来说是有益和可行的。     

重载深潜推进器性能分析及设计

文章从理论上分析了重载情况下深潜推进器的设计原理,以加速型导管DSN2导管为例,研究几个重要因素比如盘面比、螺距比(P/D)等不同参数对导管桨的性能影响,并通过导管桨敞水试验验证了这些结论.结果表明,深潜器重载情况下,较大P/D的导管桨提供较大推力,盘面比和P/D较小的导管桨有较高的效率.针对不同深潜推进器的要求,根据文中推论,可将设计参考选定在一个较小并且准确的范围内,从而快速地设计出满足使用要求的推进器.     

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。     

喷水推进轴流泵与导管桨

对喷水推进轴流泵与导流管螺旋桨(简称导管桨),从结构特点、功能效果、性能参数、设计要求等方面进行了分析比较,论证导管桨就是高比转速喷水推进轴流泵.同时指出,借鉴喷水推进轴流泵的设计思路,可进一步完善导管桨的设计方法.     

双甲板拖网渔船导管调距桨的匹配性能研究

对某型双甲板拖网渔船导管调距桨的匹配性能与系柱拖力的关系进行了初步探讨.给出了综合考虑导管调距桨匹配性能优化设计的理论依据,并结合工程试验,验证了优化设计的合理性和有效性,提高了本型船的系柱拖力和推进效率.     

低速大推力导管桨水动力性能预报及优化设计

为研究低速大推力导管桨水动力性能,应用商业软件Fluent,采用RANS方法结合k-ω湍流模型,开展了对原型和改型导管桨敞水状态下的数值计算。采用多运动参考坐标框架(MRF)技术,通过局部网格加密,来模拟桨叶和导管间的间隙流动。重点考察了设计工况点的水动力性能,压力分布等,通过计算分析,对导管桨(包括桨叶、导管以及前后定子)进行了优化设计。研究发现,导管桨在低速高负荷状态下,桨叶吸力面叶梢附近有很大的低压区。提高导管推力占比,可较大幅度提升推进效率。优化后置定子,能使效率得到一定提升。相关结果进行了试验验证,吻合良好,表明该数值研究方法可靠,具有广阔的工程应用前景。     

导管调距桨的定常性能预估

本文建立了一个预估导管可调螺距螺旋桨水动力性能的数值计算方法，即螺旋浆用升力面理论、导管采用面元法，通过迭代计算考虑浆和导管的相互影响。引入了一个修正的螺旋浆尾涡模型，来模拟尾涡片的扭曲变形及分离现象，对导管桨性能预估的各种影响因素分析了系统研究，并考虑了桨毂对性能的影响。对JD简易导管桨和导管调距桨（JD7704导管＋JDC三叶可调螺距螺旋浆）分别进行了计算，并与实验结果进行了比较。结果表明，本文所建立的方法可较好地预估导管桨的水性能，精度比以往有较大的提高。     

倒车舵系列试验

作者对展弦比 λ 分别为0.75,1.00,1.25,1.50的四对倒车舵模型在敞水及桨后状态下进行试验。舵的截面形状系由折线构成;采用 JD7704简易导管+K_a 系列螺旋桨。在桨后试验状态下,螺旋桨负荷的变化范围是 B_p=20～120。试验是在中国船舶科学研究中心的大型水筒中完成,试验水速2.5m/s,模型的 Reynolds 数为(3.12～5.78)×10~5。试验结果经过数据处理,分别给出了舵的升力系数 C_L、阻力系数 C_R 及力矩系数 C_M 多元回归表达式,并绘成图谱以便应用(限于篇幅,本文只给出部分结果)。     

串列螺旋桨设计方法

本文介绍了我所关于串列螺旋桨的部分研究成果,包括五个系列敞水试验曲线和一个半理论计算方法。为了便于应用,串列螺旋桨的试验曲线已制成(B_P)~(1/2)-δ形式的设计图谱。计算方法是籍助升力线理论算出前、后桨的干扰作用,得到作为一个单独螺旋桨的相当无穷远来流速度,再利用普通螺旋桨的敞水性征曲线来计算串列螺旋桨的水动力性能。这个方法是有效的,它和模型试验结果相当一致,而且既能算串列螺旋桨的正问题,也能算其反问题;同时它又很简单,避免复杂的数学运算,不仅小型电子计算机可算,甚至能手算,可以为一般工程技术人员所用。