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。     

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数（安装位置、展弦比和安装角）,使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。     

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。     

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.     

螺旋桨与毂帽鳍集成一体化优化设计方法研究

  目的  随着绿色船舶理念的兴起,船舶水动力节能技术逐渐成为研究的热点。为降低船舶航行中的能耗,  方法  采用上海交通大学万德成教授课题组自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,对毂帽鳍的水动力特性进行预报;为了更好地考察毂帽鳍与螺旋桨之间的相互影响,计算时分别考察毂帽鳍对桨叶、桨毂以及毂帽的影响。  结果  结果显示,桨毂和毂帽受毂帽鳍的影响较小,毂帽鳍可明显降低螺旋桨扭矩,但对推力的影响较小;进一步研究发现,雷诺数对毂帽鳍的节能特性具有较大影响且存在着一个临界值,当低于临界值时,随着雷诺数的增加,其节能效果会有较大的提升,而在达到临界值后,其节能效果基本保持不变,从侧面说明了在达到临界雷诺数的实尺度时,毂帽鳍会有更好的节能特性。  结论  研究充分证明采用naoe-FOAM-SJTU求解器研究毂帽鳍的节能特性可靠,可为更多种类的节能装置研究提供参考。     

基于多目标遗传算法的SWATH船稳定鳍优化设计

针对稳定鳍的各参数对SWATH船纵向运动性能具有较大影响的特点,建立了稳定鳍的多目标优化模型,并运用基于Pareto解的多目标遗传算法对其求解.然后,以SWATH-6A为例对稳定鳍进行了优化设计.从仿真结果来看,在相同条件下优化得到的稳定鳍能使SWATH船具有更好的纵向运动性能.因此,本文的优化方法是合理的、有效的,有一定应用价值.     

SWATH船稳定鳍的优化设计

建立了SWATH船稳定鳍优化的数学模型,并针对模型多设计变量、非线性和多约束等特点采用了遗传算法对其进行了优化求解．然后,以SWATH-6A为实例对稳定鳍的安装位置、展长和弦长进行了优化,并将优化结果跟已有的一对鳍进行了比较研究．从仿真结果来看,在相同的条件下文中优化得到的稳定鳍能使SWATH船的各方面性能都更好．     

Effects of longitudinal fins on dynamic stability of pipes conveying fluid made of functionally graded material

Dynamic behavior and instability of clamped-clamped pipes conveying fluid with longitudinal fins are studied in this paper. The analysis is done for pipes made of both homogeneous and functionally graded materials (FGM). In the FGM case, the materials of pipe and fins are assumed to be graded through the radial direction based on a power-law distribution. The Hamiltonian principle and Euler-Bernoulli beam assumptions are employed to derive the governing differential equations of the pipe system. Different fin configurations are investigated and the effects of several parameters including power‐law index, fluid velocity, number of fins, thickness and height of the fins are analyzed. Natural frequencies of the pipe and critical flow velocities are determined for various values of parameters. Numerical results show that the stability of the system is significantly affected by the power‐law index and fin dimensions. Among different fin configurations studied in this paper, the addition of non-horizontal fins provides significant improvement in the stability of both homogeneous and FGM pipes conveying fluid and consequently, can be considered as an effective “dynamic stabilizer” for the pipe system. In contrast to non-horizontal fins, the horizontal fins improve the stability of pipes conveying fluid, slightly.     

大功率变流器冷凝器空气侧的百叶窗翅片结构换热特性分析

利用Fluent软件包进行数值计算,比较了某动车组大功率变流器的冷凝器原有的梯形截面平直翅片结构与改进的百叶窗翅片结构之间的空气侧流动与传热特性.计算采用低雷诺数重整规化群(RNG)κ-δ两方程湍流模型,压力与速度耦合算法程序采用SIMPLEC算法,近壁区采用增强型近壁模型处理.计算结果表明,百叶窗翅片结构比原有的梯形截面平直翅片换热效果好.在所计算的5～10 m/s的流速工况下相应的换热最提高22%～35%,对提高变流器的冷凝器空气侧冷却效果具有较大潜力,对该冷凝器有重要的丁程实际应用价值.     

双导管螺旋桨船的艉部振动与治理

本文基于某双导管螺旋桨船船体的线型特点，详尽分析了该船在试航中产生振动的原因；并通过模型试验进一步证实该船振动的成因主要是由于螺旋桨在不均匀流场中运转时产生的激振力所致。在实船已经建成，船体线型无法修改的情况下，在艉部设计并加装整流鳍，改善了该船桨盘面伴流分布的不均匀性，从而降低由螺旋桨脉动压力所引起的剧烈振动，使该船最终得以顺利交船。