舰艇螺旋桨外形及参数测定

利用反射片作为瞄准目标的电子全站仪用于工业产品不规则外形检测和设计参数测定,需要解决的问题是：指定点位的测设,大地三维坐标的测定,大地坐标系和工业设计独立坐标系的转换,图形的制作和参数计算,本文介绍利用电子全站仪测定舰艇螺旋桨的外形尺寸及叶片参数的理论、方法和实测结果。     

螺旋桨伸张轮廓参数化绘制程序的设计

介绍了基于AutoCAD VBA螺旋桨伸张轮廓的参数化绘制方法,包括图样绘图环境的设计、螺旋桨伸张轮廓的计算与绘制,以及程序菜单的设计和程序代码的自动加载等,列举了用VBA编写的相关程序.     

Influence on the hydrodynamic performance of a variable vector propeller of different rules of pitch angle change

To design a more effective blade pitch adjustment mechanism,research was done on changes to the hydrodynamic characteristics of VVPs(Variable Vector Propeller) caused by different rules for changing pitch angle. A mathematical method for predicting the hydrodynamic characteristics of a VVP under unsteady conditions is presented based on the panel method. Mathematical models for evaluation based on potential flow theory and the Green theorem are also presented. The hydrodynamic characteristics are numerically predicted. To avoid gaps between panels,hyperboloidal quadrilateral panels were used. The pressure Kutta condition on the trailing edge of the VVP blade was satisfied by the Newton-Raphson iterative procedure. The influence coefficients of the panels were calculated by Morino's analytical formulations to improve numerical calculation speed,and the method developed by Yanagizawa was used to eliminate the point singularity on derivation calculus while determining the velocities on propeller surfaces. The calculation results show that it's best for the hydrodynamic characteristics of the VVP that pitch angle changes follow the sine rule.     

自然通气降低导管螺旋桨空泡噪声试验和理论分析

我们已在文献中报导了通过导管24个周向分布径向孔,向螺旋桨叶梢部位人工低压充气(进口压力为2～3个大气压),可降低导管螺旋桨噪声达20分贝左右,当螺旋桨背面出现泡状空泡的强噪声源时,降低空泡噪声效果尤为显著,可高达30分贝左右。 本文继续研究,利用螺旋桨盘面上部的负压,采用自然通气,在导管上开一个孔、四个孔、八个孔向螺旋桨叶梢部位小气量通气降噪的试验和理论分析。试验证实:自然小气量通气在频率2～40千赫范围内可降低螺旋桨空泡噪声约4～12分贝左右。并从理论上分析了自然小气量通气后,可使空泡崩溃延缓;降低崩溃速度;降低辐射声能和声压;延长崩溃时间;结果可降低空泡噪声最高达15分贝左右,这与试验结果相当一致。虽然降噪幅度不及人工低压充气的降噪幅度大,但自然通气的最大优点是无需外加气源,因此更具有实用价值。试验还证实了不论是人工低压充气还是自然通气,不仅是降噪的非常有效的措施,而且也是抗剥蚀、减振的有力措施。     

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。     

动网格方法在螺旋桨非定常轴承力数值计算中的应用

为了探究螺旋桨轴承力的非定常变化特性,研究了动网格(DM)方法在螺旋桨非定常轴承力(UBF)数值计算中的适用性问题。首先,通过3套不同质量网格的数值计算比较,进行网格无关性检验,选出合适的计算网格。进一步采用所选网格DM数值模拟,并将结果与滑移网格(SM)方法、势流(PM)方法及试验方法得到的结果进行对比。分析结果显示了DM方法得到的螺旋桨UBF结果与SM方法以及试验的结果吻合较好,且优于PM方法。同时,DM方法与SM方法得到的流场分布也几乎一致。研究表明:DM方法应用于螺旋桨UBF数值计算是可行的。     

基于涡格法的螺旋桨剖面拱线设计

船舶螺旋桨的叶剖面形状与其负荷形式、效率、空泡等水动力性能密切相关。剖面拱线与剖面的负荷分布有直接关系。为了设计给定负荷分布的剖面拱线,提出用升力分布定义螺旋桨剖面拱线的负荷分布,在此基础上对升力分布进行参数化表达,并进行拱线设计。拱线的设计采用Newton-Raphson迭代方法使拱线的升力分布满足给定值,拱线的性能计算采用基于薄翼理论的二维涡格法。计算表明：涡格法与Newton-Raphson迭代方法相结合能够精确并快速设计满足给定升力分布的拱线。最后,修改升力分布的部分参数,并由此设计了SJ系列拱线供剖面设计参考。     

无噪声螺旋面桨及其动力系统的理论分析

用燃气轮机、新型脉动无级变速器与外径、长度均大的螺旋面桨组成动力系统后,由于桨的单位负载大大下降,因此当桨的转速降到某临界值以下（即无噪声）时,可提高隐身性能。桨的转速与其所耗功率呈线性关系,为平衡大转矩,采用一对机组对称布置,并使两桨的旋向及转向相反。结果表明：用变速杆与换向手柄配合可使船的加速、刹车、倒行及零半径转弯均快,能提高船的驾驶和行驶性能,并能自己进出泊位;可恒动率无级变速,使桨—机配合达到理想状态,发动机无剩余功率;航程及平均航速均能达到最大;油耗达到最低,有利于环保。     

水面舰船声隐身性能影响作战效能的因素初探

  目的  为研究不同湍流模型在螺旋桨流噪声预报中的适用性,以DTMB 4119螺旋桨为研究对象,对非均匀进流条件下的频域噪声进行数值模拟。  方法  首先,采用RANS方法计算螺旋桨在不同进速下的水动力系数和桨叶表面压力分布,并将仿真值与试验值进行比较,验证流场模拟的准确性;然后,分别将RANS,DES和LES这3种方法得到的脉动压力作为声源,结合声学边界元预报辐射噪声。  结果  计算结果表明,线谱噪声是螺旋桨总噪声的主要贡献者;当预报一阶叶频上的噪声时,3种方法所得结果较为接近,可以采用RANS方法进行快速预报;当预报高阶叶频上的噪声时,采用LES方法预报的结果更加准确。  结论  在噪声预报时可以根据需求选择合适的湍流模拟方法。