基于伴随方法的舰船推进器优化设计

[目的]为探索高效的螺旋桨优化设计方法,基于面元法开展伴随优化方法的研究。[方法]通过桨叶表面法向速度为零条件和等压库塔条件建立伴随方程,得到敏感导数求解式。以DTMB 4381螺旋桨为对象,分别运用伴随方法和传统的求解控制方程方法计算螺旋桨性能与参数之间的敏感导数;基于伴随方法对某螺旋桨进行敏感导数分析,再根据敏感导数分析结果进行几何参数优化,并将结果与ISIGHT优化平台中的粒子群算法（PSO）得到的结果进行对比。[结果]结果表明,采用伴随方法与传统的求解控制方程方法计算得到的结果具有较好的一致性,但伴随方法的计算效率更高,优化结果也优于PSO算法,且优化所用时间也少。[结论]研究表明,伴随方法在多参数螺旋桨优化设计中的计算效率优于智能算法。     

螺旋桨水动力性能的数值预报方法

基于速度势的低阶面元法预报螺旋桨的水动力性能。选用四边形双曲面元对桨叶进行离散以消除面元间的缝隙,基本积分方程由格林公式导出。在面元上布置等强度源汇和偶极子。采用线性尾涡并在每个尾涡面元上布置等强度的偶极子。利用Newton-Raphson迭代过程满足桨叶随边非线性等压kutta条件,使桨叶上下表面的压力在随边处一致。利用Morino计算影响函数的解析公式,采用Yanagizawa方法求得物体表面上的速度分布,并对普通桨和大侧斜桨进行了数值预报。     

一种拉伸式的船用螺旋桨边界线逆向改型设计及其模拟仿真

依靠图谱和经验进行船用螺旋桨的设计已经不能适应时代的要求,运用数字化手段进行设计与制造已经成为当前的主要发展趋势。本研究创新了一种船用螺旋桨边界曲线改型方法,改型过程中通过移动导边侧约束面和随边约束面的位置来控制边界曲线的形状,从而实现螺旋桨的改型设计。通过fluent软件模拟,发现随边侧约束面沿拉伸方向的移动可以有效提高螺旋桨推进效率,最高可以达到53.2%,而导边侧约束面的移动在一个相对较小的范围内对螺旋桨效率的提高有明显的作用。因此,这种拉伸式的逆向改型方法对设计具有高效率的螺旋桨具有重要的应用价值。     

利用整体迭代法预报螺旋桨空泡性能研究

在船舶行驶时,螺旋桨作为重要的动力作用设备,其性能的好坏对船舶整体会产生相当大的影响。在高速旋转时,由于水体的摩擦,会产生大量的空泡,由于这些空泡的存在,船体可能会发生不规则的振动,进而产生强烈的辐射噪声,造成目标暴露,从而威胁到船体的安全。因此,本文主要探索船舶螺旋桨空泡的生成机理,并通过整体迭代算法,研究空泡的作用形式,从而为其状态的预测提供一定的技术支持。文末通过优化迭代速度,对螺旋桨的有关性能进行仿真。     

不均匀进流场下螺旋桨非定常力的数值模拟

本文基于STAR-CCM+对非均匀来流下的螺旋桨非定常力进行数值模拟,通过与试验值进行比较,分析了时间离散格式、单位时间步长螺旋桨旋转角度与网格密度对计算结果的影响。结果表明,在螺旋桨非定常力计算中,螺旋桨单位时间步长的旋转角度应为1.8°同时选取二阶时间离散格式,桨叶表面网格的边界增长率设定为medium就可以达到计算精度的要求。并在此基础上,对Suboff全附体潜艇模型下3个螺旋桨的非定常力进行数值模拟,分析桨叶个数以及桨叶侧斜对非定常力变化幅度的影响。     

一种基于FBD的改进谐波检测算法分析与研究

为了快速、准确地检测出钻井船供电系统中的基波和谐波电流,本文提出一种基于FBD的改进谐波检测算法。该算法利用移动窗算法取代传统FBD的低通滤波器(LPF),通过对正序电流畸变率和直流分量响应时间2个指标进行分析,验证改进FBD在谐波电流检测的速度和精度。为了验证改进的算法在钻井船电网工作状态下的效果,本文加入了动态负载验证改进FBD算法。利用Matlab在稳态和动态负载下对正序电流畸变率和直流分量响应时间分别进行仿真,根据实验结果分析,表明算法具有良好的动态响应、检测精度高、易实现等特点。最后用改进的FBD电流检测配合PR控制方式对钻井船复杂电力系统进行补偿,通过观察谐波电流畸变率可知谐波电流补偿的效果,验证了改进FBD的可行性。     

螺旋桨轴螺纹的几个常见问题

本文根据船厂多年实践，针对螺旋桨轴在制造中的几个常见问题，谨发表一家之见，供同行参考。     

一个新的对转螺旋桨升力面设计程序

本文提出了一个对转桨升力面设计的新方法及程序。前后桨的干扰计算采用了更严格的场 干扰计算；桨叶轮廓、叶剖面型式、厚度分布有很大灵活性。更适合于低噪声大侧斜对转桨的设计。设计程序采用菜单，并自动生成前后桨三投影图。还计算了桨叶重量与惯性矩，更符合工程实用。