螺旋桨橡胶轴承压力分布分析与结构优化

由于船舶螺旋桨轴承承受的载荷呈边缘效应,尾轴与轴瓦接触压力分布不均匀。应用有限元方法建立桨-轴-轴承接触模型,分析在轴系载荷作用下橡胶轴承压力分布与变形特点。并将计算结果与实测结果进行比较,验证计算方法与模型的正确性。在此基础上提出了橡胶轴承结构优化方法,计算分析表明优化后轴承压力分布得到了明显改善,可有效降低轴承的局部严重磨损、提高轴承工作寿命。     

冰级桨水动力性能研究综述

针对桨-冰相互作用对冰级桨水动力性能的影响问题,整理归纳国外冰级桨水动力性能研究进展,根据冰级桨特殊工作条件,介绍并分析目前两种主要冰级桨模型试验方法及其特点;介绍数值模拟预报程序PROPELLA,展望未来冰级桨水动力性能的研究方向。     

螺旋桨毂帽鳍节能性能的数值模拟

毂帽鳍作为一种新型的船用节能装置,合理地安排其在桨后的位置,能明显提升螺旋桨的推进效率,因此,有必要对毂帽鳍的节能效果进行研究.采用计算流体动力学方法,对毂帽鳍的敞水性能进行模拟.通过改变鳍叶在桨后的各个参数,分析其尾流的变化,以及各重要剖面处的压力分布等情况.模拟结果表明：鳍叶的不同安装角位置对桨的效率变化有明显的影响,而轴向位置的改变则对其效率的提高影响不大.通过观察尾流分布及压力分布图,可以直观地看出鳍叶的主要功效是产生与螺旋桨转向相同的扭矩,同时使尾流速度降低从而削弱乃至消除毂涡.     

一种舰船推力测量装置的结构和电磁兼容性设计

设计了一种利用推力传感器测量舰船推力轴承块的压力进而计算出螺旋桨推力的装置.其设计包括系统结构设计和系统电磁兼容性设计.系统整体结构包括推力传感器（感测推力大小,转换成电信号;其中4只测量正车推力,2只测量倒车推力）、传感器级联箱（信号传输及偏载误差调整）和推力显示仪（数据采集和显示）.系统采用整体电磁兼容性设计,抗干扰能力强、可靠性高.推力传感器采用轮辐式结构,突破了薄式小体积、高精度、大量程高过载、耐潮湿及长寿命等关键技术.推力显示仪针对舰船实际情况,实现了数据采集和实时监测功能,数据采集精度达0.2%等级.系统通过了船用环境试验及电磁兼容性试验,且裕量明显,能够安全、稳定、可靠地运行于舰船上.     

吊舱式电力推进船舶螺旋桨匹配设计仿真研究

在国内,吊舱推进器的设计还处于理论起步阶段,尤其是吊舱推进器螺旋桨,其设计方法尚未成熟,而螺旋桨的设计对于整个推进系统推进性能的影响又尤为关键,关系到船—机—桨匹配的综合推进性能。为此,采用常规螺旋桨敞水特性图谱等效设计POD螺旋桨参数的方法对吊舱推进器螺旋桨进行设计,分析吊舱式推进船舶船—机—桨的匹配性能。为了提高设计效率及优化推进系统的推进性能,针对吊舱式电力推进船舶,采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数,同时基于LabVIEW图形化编程语言开发船—机—桨匹配数值分析软件以对设计参数进行静态匹配计算,并与母船的推进效率进行对比,选取最优化的螺旋桨参数作为POD螺旋桨参数,以优化推进效率。研究结果表明：采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数的方案,同时结合开发的船—机—桨匹配数值仿真分析平台,可以方便、快捷地对吊舱式推进船舶进行船—机—桨匹配分析计算比较,提高推进性能。     

两种充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟

为给船舶蒸汽动力系统设计提供技术支撑,采用考虑蒸发和冷凝的热相变模型描述蒸汽蓄热器汽、液两相的热质传递规律,并结合缓慢充汽和快速充汽计算边界条件,基于CFX实现不同充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟。计算结果表明：在缓慢充汽起始阶段,船用蒸汽蓄热器水位波动大,最终水位保持平稳且略有升高;缓慢充汽过程中,船用蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律;在快速充汽过程中,蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律,计算结果与试验数据基本吻合。     

船用焚烧炉燃烧过程的模拟分析研究

在三维数值模拟基本原理的基础上,对船用焚烧炉建立三维几何模型和数学模型,用GAMBIT软件建模,借助CFD计算流体力学燃烧模型对焚烧炉炉膛部分进行燃烧过程模拟,以及对烟囱部分进行流场数值模拟,并分析炉膛内温度场的分布,以及烟囱内温度场、压力场和速度场的分布.分析结果证实了焚烧炉的结构设计可行性.     

基于VBA的螺旋桨流固耦合数值模拟

针对近年来广受关注的船用螺旋桨水弹性问题,采用面元法（BEM）进行螺旋桨水动力分析,基于有限元（FEM）进行桨叶结构分析,在Excel VBA环境中借助于Shell函数分别调用BEM代码和FEM模块,实现了螺旋桨稳态性能的双向流固耦合数值模拟.算例对DTMB4119桨分别采用＂刚性＂铝青铜和＂弹性＂S玻璃纤维两种各向同性材料进行了求解,计算结果表明,弹性桨变形量远大于刚性桨,变形形态以轴向和周向的弯曲为主,体现为侧斜和纵倾的改变;桨叶螺距基本不发生变化,其水动力性能与＂刚性＂桨保持一致,两者的应力分布也基本相当.相关研究结论可为后续复合材料螺旋桨水弹性分析与设计工作提供前期基础.     

非均匀流场中螺旋桨水动力及噪声特性预报研究

根据螺旋桨的型值参数,在Fluent前处理器ICEM中建立流场的网格模型,采用计算流体力学（CFD）理论,结合雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程计算了螺旋桨的水动力特性.利用滑移网格技术对非均匀来流下的螺旋桨的水动力进行大涡模拟计算,并结合FW-H噪声模块对螺旋桨的无空泡噪声进行了数值预报.流场预报结果显示,流场的非均匀性导致螺旋桨水动力系数的脉动存在一定的周期性,且整个螺旋桨的水动力系数与单个桨叶之间存在一定的倍数关系;声场结果表明,低频离散噪声远大于高频噪声,噪声衰减速度随频率增大而减小,螺旋桨轴向和径向衰减速度随着距桨盘面中心的距离增大而减小,且轴向声压级低于径向两侧.     

基于有限元的船用推进器传动齿轮强度计算方法的研究

将主机功率传递到螺旋桨的螺旋伞齿轮的强度计算是一件非常复杂,需要考虑的影响因素非常多,尤其要考虑到螺旋桨在船后不均匀流场中的受力,计算量也非常巨大,所以传统的齿轮强度计算方法几乎都是使用经验并结合原始理论的一套计算公式。伴随推进器的功率密度越来越高,齿轮的强度要求也越来越复杂,传统的经验公式校荷办法已经不能完全保证其强度的要求,本文将介绍有限元分析运用到齿轮强度校荷的领域,不仅可以将大部分影响因素都考虑并施加到计算过程之中,而且能够快速的对齿轮强度进行校荷,并且准确性能够得到工程实践的验证。