用准定常升力线理论预报螺旋桨在非均匀流场中的性能

本文应用准定常升力线理论预报船用螺旋桨的性能,建立了适合中型计算机的程序。通过四个桨模的敞水试验和性能计算结果比较表明,对于计算螺旋桨的推力与转矩系数,只要应用升力线理论加上简单的粘性经验修正及升力面影响修正,不必作边界层计算即可得到比较满意的结果。伴流场中单个叶片推力与转矩脉动计算表明,用升力线作计算时,伴流产生的水流弯曲对推力、转矩脉动有较明显的影响,对推力偏心度则影响不大,计算所得的推力、转矩脉动可供计算主机扭振及轴系振动的外力作参考。     

Experimental investigation on vortex-induced force of a Steel Catenary Riser under in-plane vessel motion

A method to identify vortex-induced forces and coefficients from measured strains of a Steel Catenary Riser (SCR) undergoing vessel motion-induced Vortex-induced Vibration (VIV) is proposed. Euler–Bernoulli beam vibration equations with time-varying tension is adopted to describe the out-of-plane VIV responses. Vortex-induced forces are reconstructed via inverse analysis method, and the Forgetting Factor Least Squares (FF-LS) method is employed to identify time-varying vortex-induced force coefficients, including excitation coefficients and added mass coefficients. The method is verified via a finite element analysis procedure in commercial software Orcaflex. The time-varying excitation coefficients and added mass coefficients of an SCR undergoing vessel motion-induced VIV are investigated. Results show that vessel motion-induced VIV is excited at the middle or lower part of the SCR and in the acceleration period of in-plane velocity, where most of the excitation coefficients are positive, while during the deceleration period, the excitation coefficients becomes too small to excite VIVs. Parameter γ [1] has strong correlation with excitation coefficients. In addition, time-varying tensions contribute significantly to the variations of added mass coefficients under the condition that the ratio of dynamic top tension to pretension exceeds the range of 0.7–1.3. Moreover, chaotic behaviors are observed in vortex-induced force coefficients and are more evident with the increase of vessel motion velocity. This behavior may attribute to the randomness existing in in-plane velocity and its coupling with out-of-plane vibrations.     

二相流模式下JDC4-55可调桨粘性流场分析

运用CFD方法中的汽-液混合二相流模型模拟JDC4-55可调桨的水动力性能和空泡性能。通过改变进速和调节桨叶角度得到相应的水动力性能参数。分析空泡对螺旋桨水动力性能的影响,进行JDC4-55可调桨桨流场模拟分析。相对于单相流模型而言,JDC4-55可调桨汽-液混合二相流模型性能计算结果与实验值吻合得更好。     

基于OpenFOAM的螺旋桨敞水性能预报方法

为深入研究螺旋桨周围的粘流问题,基于面向对象的开源CFD计算平台OpenFOAM,选择DTMBP4119桨作为对象,利用RANS方程计算了桨的敞水性能,并分别考察了网格依赖性和离散格式的影响。同时分析了不同半径处叶剖面的压力分布及桨前后的流场速度分布。为保证对流项离散的稳定性和高精度性,采用了二阶NVD格式Gamma混合差分格式,选取k-wSST模型作为湍流模型,压力速度耦合采用SIMPLE松弛算法。计算结果与试验数据吻合较好。研究建立了基于OpenFOAM的螺旋桨敞水性能预报方法。     

船舶同步发电机励磁系统故障的事故树分析

本文利用事故树分析方法分析了船舶同步发电机励磁系统故障的事故树模型,并对故障做了定性和定量的分析,估算了发电机励磁系统各元件的可靠度和结构重要度。为船舶同步发电机励磁系统的安全评价以及事故分析提供参考。     

基于UG的系列船用螺旋桨三维建模和数控编程技术研究

螺旋桨是一类复杂的自由曲面零件,根据螺旋桨的主要设计数据和叶切面的投影原理,以VC++和UG的二次开发工具UG/Open Grip为工具开发了船用螺旋桨的参数化建模系统。在此基础上,针对螺旋桨数控编程工作目前存在的问题,将知识工程技术引入螺旋桨的数控编程中,构建了螺旋桨的广义知识库和加工知识模板。运用知识推理进行螺旋桨的加工工艺决策;并且在UG的平台上,通过二次开发技术完成了船用螺旋桨的自动数控编程系统的开发,实现了船用螺旋桨CAD/CAM系统的集成化、自动化和智能化。     

吊舱式船舶电力推进实验系统的设计

介绍了吊舱式电力推进实验系统的硬件装置设计、推进系统控制策略、回转系统控制策略以及船桨模型仿真。此系统应用变频传动、电机控制、可编程控制器、总线通信等技术,主要构成部件有驾控台、机旁台、吊舱推进子系统、回转控制子系统等,整合了物理硬件设备和软件仿真,实现了就地控制和远程控制,为研究吊舱式电力推进系统提供了实验平台。     

对转螺旋桨升力面设计方法

本文针对对转螺旋桨这类组合式推进器的设计问题,采用了升力面设计方法进行设计,在设计过程中通过前后桨的相互迭代求出彼此间的诱导速度,以此来考虑它们之间的相互作用,并采用此方法作了一对对转螺旋桨的设计,同时应用面元法进行了水动力预报。     

螺旋桨非定常性能预估的面元法

本文建立了一个预估螺旋桨非定常性能的基于速度势的非定常面元法,该方法中采用了双曲面元,避免了面元之间的缝隙,并采用迭代方法实现非线性的等压库塔条件。文中以第22届国际水池会议(ITTC)推进技术委员会推荐的HSP桨与D4679桨和挪威船舶技术研究所(MARINTEK)提供的PF-W-B桨为算例进行了考核计算,与试验结果和其他研究工作者的计算结果比较表明,螺旋桨的非定常性能预报的结果是令人满意的。     

潜器全方向推进器的研究

概述了全方向推进器工作的基本原理以及研究开发全方向推进器的意义;介绍了国内外针对全方向推进器的研究的现状以及哈尔滨工程大学在全方向推进器的研究方面所作的工作;给出了哈工大的定常和非定常状态下的理论计算结果,以及与日本三菱重工的试验值所作的比较;提出了两种新型全方向推进器调距机构的试验模型.