基于CFD技术的整流鳍节能效果数值预报

针对节能装置节能效果的预报仍然依赖模型试验,数值预报方法对节能效果的预报存在较多困难的问题,提出了一种基于CFD技术的整流鳍节能效果的数值预报方法。首先,研究了整体求解船-桨-舵相互干扰的水动力性能数值计算方法,计算结果与试验值的比较显示,该数值计算方法具有较好的计算精度。然后,采用上述方法预报了船-桨-舵-整流鳍相互干扰的水动力性能,通过比较有整流鳍和无整流鳍两种情况下,螺旋桨吸收单位转矩所发出的推力,分析了整流鳍的节能效果,得到了节能效果较优的整流鳍,其综合节能效果可达2.78%,从而为船舶节能装置的节能效果预报提供了一种适用的理论研究方法。     

一种新型的船舶节能装置——桨前扇形整流鳍

七０八所开发的桨前扇形整流鳍（ＦＰＨＦＳ）是一种新型船舶水动力节能装置，由２至３片呈扇形分布的鳍翼组成，安装于桨前适当位置，改善螺旋桨的进流，提高推进效率。本文介绍长江１９４２ｋｗ双桨内河推船两型船采用本装置的模型试验和实船试航对比结果，实船试航结果证实模型试验预报的节能效果。加装本节能装置后Ｉ型船（带减速齿轮箱）推１３０００ｄｗｔ驳船航速１４ｋｍ／ｈ和１２ｋｍ／ｈ时节能效果分别为３．４％和６．４     

SA影响下的差分GPS系统实现探讨

本文讨论了在ＳＡ影响下差分ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）的系统实现问题。文章通过分析ＳＡ误差特性及辨识ＳＡ误差模型，首先讨论了ＤＧＰＳ减小ＳＡ误差的有效性以及ＳＡ对ＤＧＰＳ的影响，然后对反ＳＡ的ＤＧＰＳ方案设计进行了探讨和论证，并着重就基准台的校正量算法给出一些建议和设想。本文结论对减小ＳＡ影响，改善ＤＧＰＳ精度有一定的实用价值。     

整流鳍在LNG船上的应用

为了解整流鳍对LNG船艉部伴流场的改善效果,通过CFD计算及模型试验对LNG船艉部冷却水出口处的整流鳍的不同布置方案进行分析,发现整流鳍与冷却水排舷外出口的相对位置是影响艉部不均匀流场的主要因素。实船测试结果显示应用优化后的整流鳍LNG船艉部伴流场更加均匀,振动问题得到有效的改善,同时快速性能也得到了提高。     

舵球推力鳍对最小推进功率的影响

针对安装有水动力节能装置的船舶,在最小推进功率的评估中,IMO临时导则的估算公式尚未涉及节能装置的影响。以数值模拟为主要手段,以大型散货船及其舵球推力鳍为研究对象,在验证了数值模拟方法的可靠性之后,重点对舵球推力鳍影响下的伴流分数、推力减额以及产生的节能效果进行了研究,为完善最小推进功率导则提供技术支撑。研究认为,临时导则第3.9条中静水阻力经验公式有良好的精度;舵球推力鳍对船舶静水阻力的影响很小,几乎可以忽略不计;数值计算结果显示,舵球推力鳍对推力减额、伴流分数有明显的影响,舵球推力鳍在超低航速时的节能效果远高于设计航速的节能效果,但是经验公式中并没有考虑节能装置在超低航速时对推进性能的影响。     

船舶水动力综合节能技术研究与应用——长C型整流导管、毂帽鳍和尾柱偏移型不对称尾

成果登记号;CD96534完成单位;七○八研究所主要研究人员:钱文豪、蔡跃进、赵汉魂、范余明等工作起止时间:1991年9月～1996年8月 该专题由三部分组成,主要成果为:1.长C型整流导管,为国际首创,其用途广,效果好;2.变螺距毂帽鳍,设计方法、结构形式突破日本专利技术,节能效果优于日本,并率先在国内采用升力线和升力面理论计算和设计毂帽鳍;3.尾柱偏移型不对称尾,平均节能效果与德国S型不对称尾相当并略优于日本桨轴偏移型不对称尾,首创的不对称尾与整流导管组合节能装置,可使船舶综合节能效果达到7.5％～11.6％。     

船尾桨前垂向整流鳍的减振机理研究及其应用

文章认为在船尾型线设计中若不考虑横剖线的UV度、各水线去流角大小等对船体振动的不利影响,很可能会导致艉部水流异常;螺旋桨盘面处非定常及分布不均匀的艉流将直接导致船体剧烈振动.针对发生了该类有害振动的船舶,介绍一种安装于船尾的垂向整流鳍.通过引用水动力不平衡导致螺旋桨激振力产生的基本原理,探讨垂向整流鳍整流使螺旋桨盘面处原艉流场发生有利改变的实质,揭示船尾桨前垂向整流鳍的减振机理.以实例说明该整流鳍在消除该类振动方面的突出效果.     

螺旋桨毂帽鳍节能装置的数值评估与试验研究

对螺旋桨毂帽鳍装置的节能效果采用粘流CFD数值模拟与模型试验的方法进行了评估.利用CFD数值工具对毂帽鳍的节能机理、螺旋桨与毂帽鳍的相互作用,以及雷诺数对节能效果评估的影响进行了详细研究.研究表明,在将桨毂、毂帽鳍和桨叶看作一个系统来考虑时,才能定量评估出节能效果.毂帽鳍对整个系统总推力影响很小,对总扭矩显著减小,从而效率增加.实型尺度雷诺数下毂帽鳍计算得到的节能效果更高,这间接证实了毂帽鳍实船节能效果可能比模型试验节能效果更显著.     

桨前整流鳍变形的矫正

本文介绍了桨前整流鳍在安装过程中产生焊接变形及其解决办法。     

浆前整流鳍变形的矫正

本文介绍了浆前整流鳍在安装过程中产生焊接变形及其解决办法。     

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。     

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过 CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。     

37500方LEG运输船螺旋桨毂帽鳍设计研究

毂帽鳍是一种通过回收螺旋桨毂涡旋转能量来达到节能效果的船舶桨后节能装置。本文针对我公司承建的37500方LEG运输船,运用CFD软件对粘性流场中毂帽鳍的敞水性能进行了计算研究,着重考察了毂帽鳍的根部螺距角、错位角、直径比及纵向位置等因素对效率的影响,通过多方案优选设计了适用于该船的毂帽鳍方案,并对该方案进行了模型试验验证。结果表明：在螺旋桨工作点时,螺旋桨效率提高了1.26%。考虑到模型试验的尺度效应,在实船应用时其节能效果将更加显著。     

某散货船整流导管节能机理数值分析

为研究整流导管(Flow Straightening Duct,FSD)对船舶水动力性能的影响,分析其节能机理,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,对某散货船加装整流导管前后的水动力性能变化进行数值分析。在计算时考虑螺旋桨的真实几何形状,采用滑移网格方法对船、桨、舵和节能附体相互干扰问题进行数值求解,评估整流导管的节能效果,将计算结果与模型试验结果相对比进行对标验证,研究整流导管对船舶阻力、流场和自航因数的影响,结合微观流场分析导管的节能原理。研究结果表明:采用的整流导管能效分析方法能有效预测导管的节能效果,基于流场分析总结整流导管的节能原理,对船舶节能附体设计有一定的指导作用,可应用于整流导管能效评估和优化设计中。     

浅谈螺旋桨消涡鳍设计

本文基于势流理论与CFD流场分析相结合的粘势耦合的方法,实现消涡鳍和螺旋桨的权衡优化设计,实现推动船舶推进节能设计的发展,为今后节能推进器一体化设计研究提供相应的技术参考。     

伴流分布对螺旋桨毂帽鳍节能效果的影响

基于CFD模拟与分析,考察船尾伴流分布对螺旋桨毂帽鳍节能效果的影响,并对敞水条件下设计的毂帽鳍进行适伴流优化.采用StarCCM+软件,分别在均匀来流以及KCS船尾伴流中进行螺旋桨毂帽鳍水动力性能的RANS模拟,比较毂帽鳍在不同来流场中的节能效果,并对节能机理进行了分析.针对KCS船实尺度伴流场,通过鳍片螺距角的改变,...     

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。     

单体小水线面水翼复合型高速船翼航状态运动稳定性研究

本文研究了单体小水线面水翼复合型高速船（ＨＹＳＷＡＳ）翼航状态的运动稳定性。运用航空领域中的飞行器运动稳定性理论,推导了ＨＹＳＷＡＳ翼航状态线化无因次小扰动运动方程及其特征方程,提出了基于特征根的运动稳定性评判方法及其品质指标,讨论了船舶惯性元素、运动导数以及吃水的变化对ＨＹＳＷＡＳ翼航状态运动稳定性的影响,得出了几点实用的结论,为该船型的研究和设计提供了一定的依据。     

船艉整流鳍在实船上的应用与研究

本文对某灵便型散货船的后体船形及其伴流分布作了分析研究,证实了该船在实船航行时因伴流峰值过大,分布欠佳且尾流场异常而引起螺旋桨转速不稳定及产生艉部剧烈振动。为了降低伴流峰值,改善其分布及艉部流场,在船体线型无法改动的情况下,设计加装了艉整流鳍,取得了十分明显的效果。再次证明了采用艉整流鳍是一个简便、可靠的改善艉流场及艉部激振的措施。     

9万吨级散货船消涡鳍设计与节能效果验证

消涡鳍(hub vortex absorbed fins,HVAF)是一种船舶推进器水动力节能装置,用来回收螺旋桨毂涡能量。它由一组安装在螺旋桨导流帽上的小叶片组成,叶片数与桨叶数相同。论文以一艘9万吨级散货船为研究对象,开展了消涡鳍设计、CFD节能效果评估、模型试验验证和实船营运节能效果分析。CFD评估表明,加装消涡鳍后,螺旋桨的效率提高2.2%。模型试验显示,加装消涡鳍后螺旋桨的效率可提高2.7%。由实船运营数据分析可知,与未安装消涡鳍的一艘姊妹船相比,加装消涡鳍可节能4%以上。