用面元法预报吊舱推进器水动力性能

面元法的各个环节有不同的数值处理方法,不同的方法计算结果有所不同,通过对各种方法的计算结果进行比较,得到适合螺旋桨计算的数值处理方法。用面元法对吊舱螺旋桨的水动力性能进行了计算,得到了吊舱推进器的敞水曲线和轴承力。     

仿生扭波推进模型航行试验研究

为研究长鳍扭波推进的水动力性能,在对尼罗河魔鬼鱼形体构造、游动模式研究的基础上,研制了一种仿生长鳍扭波推进航行器.该推进器能逼真地模仿尼罗河魔鬼鱼长背鳍的扭波运动模式,产生强劲的水动力.在水池中开展扭波推进模型航行试验,得到了航行速度与扭波频率的关系曲线.该曲线表明:扭波推进模型的航行速度与扭波频率成正比.提出了一种测量机器鱼鱼鳍推水功率的实验方法,实验结果表明:扭波长鳍的推水功率与扭波频率的3次方成正比.     

背鳍扭波推进运动的附加转动惯量

由于背鳍扭波推进运动方式不同于鳗鲡模式鱼体横波运动,细长体理论不能直接运用于尼罗河魔鬼鱼(GNF)的长背鳍扭波推进水动力性能的计算.为此,建立了计算鳍面与流体相互作用力的附加质量方法和附加转动惯量方法.对于背鳍扭波鳍条的摆动方式,首先提出计算附加质量的分离泡模型;其次,用偏心率e接近l的扁椭圆柱代替鳍条,运用势流理论计...     

影响桨毂帽鳍助推效率的主要参数

为了分析影响毂帽鳍的水动力性能的各种因素,采用计算流体力学软件对粘性流场中毂帽鳍的敞水性能进行了计算研究,模拟了某型毂帽鳍在不同参数和不同进速系数下的效率变化曲线。通过对计算结果的对比分析可以得出:毂帽鳍的半径最好不要大于螺旋桨直径的1/3,否则会产生过大的反向推力,造成附加推力的下降;毂帽鳍要处于合适的安装角度范围内,才能使得它对螺旋桨的综合效率最大;轴向位置也存在一个最佳值,过大则桨对毂帽鳍的诱导速度会随之降低,而过小桨叶和鳍片之间的干扰会造成扰流,导致效率的下降。同时,从整个桨的静平衡和回收效率考虑,选定鳍叶数和桨叶数相同较为合适。     

扁平潜器前进与倒航稳定性评估

基于现有条件和针对扁平潜器的特点,由拖曳水池模型试验确定了攻角、漂角水动力,用经验方法近似估算了旋转水动力.用所得到的线性水动力系数,按照线性稳定性理论方法评估了扁平潜器正航和倒航下水平面、垂直面内的运动稳定性.将正航下水平面、垂直面内的运动稳定性计算结果与资料中类似的扁平潜器进行了比对分析,结果表明两者具有相同的稳定性特征,即垂直面内具有运动稳定性,而水平面内不具有航向稳定性.最后采用主推进器PD控制方法,用非线性运动模型数值仿真计算了主推进器控制作用下扁平潜器的运动.仿真计算结果表明,除了水平面倒航运动外,垂直面正航与倒航、水平面正航运动都可以通过主推进器的控制实现扁平潜器的运动控制.仿真计算结果还表明,在相同的PD控制参数下,航速愈低倒航对深度响应时间愈长.     

三体船旋转水动力的势流计算与分析

以三体船操纵性能预报为目的,采用势流理论三维面元法对相对较难计算的三体船旋转水动力进行了计算。根据涡元法在船体表面和尾涡面布置均匀涡格,使涡格强度满足边界条件和尾缘库塔条件,进而求解船体表面附着流场分布,并依此计算出船舶所受水动力。通过算例验证了该算法的正确性和适用性,并得出了侧体布局对三体船操纵性旋转水动力影响极大的结论。     

吊舱电力推进系统性能评估及设计方法

将吊舱电力推进系统和常规推进系统进行比较,经分析得到在总布置、水动力、生命力和制造维修等方面吊舱电力推进具有优良性能,最后对牵引式吊舱对转桨的设计方法作了介绍．     

细长壳体水声辐射问题的有限元结合边界元解法

采用三角形面积元,提出了一种计算任意形状的细长壳体水声辐射问题的有限元结合边界元解法,推导了三角形面积坐标下的质量矩阵。在水动力方面,根据单层势的概念,提出了声场速度势的边界积分表示式,给出了三角形面积坐标下的附加质量矩阵和附加阻尼矩阵,从而得以建立流固耦合的有限元动力响应方程。本方法的进一步发展可用于计算具有加强肋骨的双层壳体结构的声辐射问题以及船体在随机激励下的远场声功率谱。     

三维移动脉动源格林函数的对称性及其应用

为进一步提高三维有航速船舶耐波性预报的计算效率,将对称性引入到移动脉动源格林函数法的速度势求解之中,提出了基于格林函数对称性的水动力快速求解措施。从源点对场点的对称特性出发,推导获得了调和函数的法向偏导数在船体对称线元和面元处的积分对称关系式,开展了对称性在简化边界元积分方程系数矩阵中的应用,进而构建了高效求解三维船舶耐波性能的理论计算方法。数值结果及算例分析表明:水动力计算中移动脉动源格林函数的对称性有利于降低计算量和减少系统内存,且适用于有航速船舶在波浪中的波浪干扰力、运动响应和自由面波形的数值模拟,可拓展至两船水动力干扰及复杂船型的频域水动力分析计算之中。     

水下航行体惯性类水动力系数的计算方法

为了系统地计算水下航行体全套惯性类水动力系数,提高计算效率和计算精度,通过基于无粘模型的计算方法对水下航行体的运动进行了预报;通过UDF及动网格技术,对匀速运动和匀加速运动的SUBOFF模型进行了分析.设计了单方向速度线性变化的匀加速直线运动和匀加速回转运动,并通过换算和数值拟合处理得到了潜艇所受的惯性力和惯性类水动力系数.该系数与试验误差保证在6％之内,验证了所提方法的可行性及准确性.     

基于B样条的螺旋桨升力面设计

为了改善螺旋桨的空泡性能,从效率和空泡性能2个方面的权衡来确定环量分布.在升力面理论设计中计及桨毂的影响.桨叶几何用较少的B样条控制角点来表示.将升力面理论计算的控制点处法向速度的平方和作为优化目标函数,并通过最小化目标函数得到桨叶几何.     

泵喷宽带非定常激振力预报与参数分析

为预报泵喷推进器转子与湍流互作用宽频非定常激振力,在Sears函数的基础上,考虑随机湍流波的影响,推导了螺旋桨宽频非定常激振力预报公式,并与实验值对比验证了该公式。进一步考虑泵喷推进器转子工作在前导叶尾流场的情况,通过Gauss尾流模型建立叶片尾流湍流波数谱,通过经验公式计算叶片尾流场参数。推导得到泵喷推进器转子宽频非定常激振力预报公式,通过公式计算得到的宽频非定常激振力与数值计算结果相近。分析了流场参数的变化对推进器转子宽频辐射噪声预报结果的影响。研究得到,湍流强度只影响宽频非定常激振力预报结果的幅值,湍流积分尺度对幅值和频谱形状都有较大的影响。     

螺旋桨缠绕物切割装置对螺旋桨水动力性能影响

将螺旋桨缠绕物切割装置与螺旋桨作为组合推进器,并运用基于RANS方程的多参考系模型计算了加装切割装置对螺旋桨水动力性能的影响。计算结果表明,加装的切割装置对螺旋桨的敞水性能影响较小,在±2%左右;切割装置对螺旋桨叶面压力的影响在半径较小的叶切面上比半径较大的叶切面上明显;各叶切面上导边受到的影响最大。从总体上看,增加切割装置不足以对螺旋桨的空泡性能和噪声性能造成明显的影响。     

板翅式机油散热器空气冷却侧阻力性能数值模拟

建立了板翅式机油散热器冷却空气侧波纹翅片通道的稳态湍流数学模型,应用CFD(计算流体力学)方法对车用板翅式机油散热器空气冷却侧阻力性能进行数值分析,计算结果与台架试验数据基本吻合。通过分析得到的阻力系数与平均流速拟合函数,可为散热器的设计和优化提供参考。     

螺旋桨激励水下艇体振动的试验及数值研究

为考虑螺旋桨真实激励特性,在循环水槽中开展艇尾伴流场中螺旋桨诱导艇尾脉动压力及螺旋桨激励水下艇体振动响应的测量试验。试验结果表明:脉动压力幅值在叶频处最大,且随螺旋桨负载增加而增大,随与螺旋桨之间距离的增大而减小,四叶桨脉动压力在尾翼后的高伴流区幅值较大,五叶桨则在尾翼之间的低伴流区幅值较大;大部分测点的振动响应幅值随螺旋桨负载增加而增大,但也存在叶频处幅值较小和未随负载增加而增大的情况;五叶桨激励引起的侧向振动较四叶桨有所增强而轴向振动有所减弱;特定谱峰频率处振动响应幅值呈一阶弯曲振型,其频率范围与有限元计算结果较为一致。综合采用计算流体动力学、有限元和模态叠加法建立螺旋桨激励水下艇体振动响应的数值计算方法,通过计算与试验结果的对比发现,该方法的计算结果与试验结果吻合较好,相比于采用单位简谐激励的谐响应分析方法更加接近真实情况。     

小水线面双体船（SWATH）耐波性特点及影响因素分析

本文应用切片理论预报了ＳＷＡＴＨ耐波性,建立了ＳＷＡＴＨ的耐波性理论预报程序。通过若干艘ＳＷＡＴＨ的耐波性计算,分析了船形及固定式鳍的尺度、纵向位置、组合方式的变化以及纵摇角速度负反馈自动控制鳍对ＳＷＡＴＨ耐波性的影响,为ＳＷＡＴＨ的船形设计及鳍的方案选择提供了耐波性方面的根据。     

螺旋桨梢涡卷起数值计算

通过解析公式计算得到面源和面偶的诱导速度,在面偶附近区域,用涡环代替面偶,计算得到螺旋桨的速度场,根据尾涡面必须和当地流体流速相切的原则,修正原来尾涡面的形状,逐步迭代直至尾涡形状收敛,用这种方法预报了三维水翼和螺旋桨的尾涡面的形状和梢涡卷起,与试验结果有较好的一致性。     

用Matlab实现减摇鳍模糊控制器仿真

基于Conolly理论建立了船舶模型,以横摇角和横摇角速度为输入量,鳍角为输出量,应用模糊控制理论设计了减摇鳍模糊控制器;利用Matlab的fuzzylogic工具箱针对不同海情对控制器进行了仿真.结果表明,减摇鳍模糊控制器与传统PID控制器相比具有更好的控制效果.