螺旋桨空化噪声谱模型及结构特征

为研究螺旋桨低频空化噪声线谱的结构特征,考虑了桨叶的非均匀性和空化过程的非严格周期性,改进了螺旋桨空化过程模型,用统计方法求解了空化噪声的平均功率谱.分析了典型的空化谱特征及其在舰船航行状态不稳定和存在近场干涉时的变化情况.结果表明:典型的螺旋桨低频空化噪声线谱存在能反映叶片数的成组结构;舰船航行状态不稳定时,空化过程的周期性较弱,谐波较少;声源与接收器距离较近以及双车螺旋桨是常见的近场干涉情况,此时,线谱谐波结构发生变化.航行状态不稳定及近场干涉情况下线谱谐波结构都难以反映正确的叶片数特征.     

导管螺旋桨不同桨叶的叶梢泄露涡分析

为了深入探讨叶梢泄露涡的流动机理,研究了导管螺旋桨中桨叶螺距比与盘面比对叶梢泄露涡的影响,以及不同桨叶中叶梢泄露涡、叶梢负荷与叶梢泄露流三者之间的关联. 采用数值方法对不同桨叶的导管螺旋桨流场进行了模拟分析. 结果表明: 当螺距比增大,叶梢泄露涡逐渐远离桨叶吸力面,涡核空化数降低;当盘面比增大,叶梢泄露涡的轨迹基本不变化,涡核空化数提高; 叶梢泄露流通过与叶梢泄露涡之间的流动剪切作用影响叶梢泄露涡的发展;叶梢泄露流流速受到叶梢负荷的影响,负荷越高的位置,叶梢泄露流的速度也越高．     

碳纤维复合材料螺旋桨铺层角度研究

与传统的金属螺旋桨相比,碳纤维复合材料螺旋桨具有低振动、低噪音、轻质高效、耐海水腐蚀和易维修等特点。然而由于复合材料各向异性,碳纤维复合材料螺旋桨铺层角度对其性能有较大影响,因此,首先在Fluent中对螺旋桨进行桨叶压力分析,得到在设计工况下螺旋桨桨叶表面压力;其次对碳纤维复合材料螺旋桨进行铺层设计,得到了几种铺层方案,求解分析得到了铺层角度与碳纤维复合材料螺旋桨桨叶最大位移的关系;最后考虑到螺旋桨几何特征,对设计铺层方案的主铺层角进行了修正,修正作用使桨叶变形范围更大,为复合材料螺旋桨铺层角度设计提供了参考。     

基于参数化模型的船用螺旋桨的数控加工

为实现螺旋桨的参数化设计及数控加工,根据螺旋桨桨叶的几何结构和成型原理建立桨叶曲面的参数化数学方程;分析螺旋桨的加工工艺,基于桨叶参数化数学方程计算五轴加工螺旋桨的刀位点和刀轴矢量,并通过后置处理将刀位信息转化为机床运动,得到数控加工程序,在Vericut中进行螺旋桨数控加工仿真。结果表明:基于参数化方程的设计方法提高了桨叶曲面的设计效率和准确性;加工仿真结果验证了刀具路径和数控程序的可行性,满足螺旋桨的加工要求;基于桨叶参数化数学模型可以自动生成数控程序,提高螺旋桨的数控编程效率和加工精度。     

性能优良的特殊螺旋桨

英国一公司根据澳大利亚、荷兰、挪威三国开发的成果，推出了一种新设计的特殊螺旋桨，其特点是围绕桨叶叶稍处有一个圆环。该特殊螺旋桨可防止对海洋生物和人类的伤害，并可提高常规桨的推力和转速特性。该桨以复合材料为基本材质，既不断裂，又通体透明，并具有一定的强度，桨上的圆环可保护叶稍不被碰损，还为桨提供了附加结构强度。这种桨的耐磨性与铝合金和不锈钢桨相差无几，其制造费用只是它们的几分之一。据介绍，在船舶全速航行时，该特殊螺旋桨与常规桨相比，其操纵性、加速度等都较优越，且操纵扭矩减少了，也相应降低了船体的振…     

不对称导管对船后桨空化性能的影响

不对称导管作为节能附体的一种,研究其节能机理在现在船舶工业中具有重要意义。通过对是否加装不对称导管的船-桨一体化模型的水动力、空化进行数值模拟,研究不对称导管对船后桨空化性能的影响。研究中选取了SST k-ω湍流模型模拟流场中的流动情况,采用Schnerr-Sauer空化模型模拟船后桨的空化。通过E779A螺旋桨空化的数值模拟与试验结果的对比,验证空化模型和数值方法的准确性。对比分析了有无不对称导管的船后桨的空化性能。计算结果表明:加装不对称导管后,船后桨旋转一周内桨叶上的单位推力空化面积变化更小,空化分布更加均匀,船后桨的空化性能得到了较大的改善。     

低速桨叶翼型设计与气动特性分析

针对飞行器桨叶翼型设计,运用计算机辅助设计方法进行分析。在翼型气动特性及桨叶扭转设计上充分考虑桨叶气动性能的影响因素,借助气动力分析方法进行桨叶翼型气动力特性影响分析,结果表明:提高了翼型设计的准确性、缩短设计周期。     

基于Hanson噪声模型的螺旋桨气动与噪声优化设计

针对螺旋桨气动与噪声多目标优化设计问题,采用基于非均匀有理B样条的自由曲面变形方法对全桨叶进行三维几何变形。为节省优化计算成本,将RANS方法和Hanson模型相结合预测纯音噪声,其预测精度与耦合URANS方法的FW-H方程相当。在此基础上,采用Kriging代理模型与非支配关系排序遗传算法进行优化搜索,建立了螺旋桨气动与噪声多目标优化设计框架。采用该框架对某民航客机螺旋桨进行优化设计,优化以叶片不同展向站位的翼型扭转角和弦长作为设计变量。相比基础桨叶,在功率不增加的情形下,巡航构型风洞试验状态的轴向监测点噪声值最大下降约0.25 dB,在功率略有增加的情形下,噪声降低约1 dB。     

串列螺旋桨空化特性数值分析

运用计算流体力学(CFD)理论,基于均质多相流雷诺平均N-S(RANS)方程,结合SST k-ω湍流模型及Z-G-B(Zwart-Gerber-Belamri)空化模型,首先对CLB4-55-1串列螺旋桨的非空化定常水动力特性及对NACA66翼型的定常流空化性能进行数值模拟,验证计算方法的可靠性;然后对该串列螺旋桨的空化性能展开数值模拟与分析。计算结果表明,所建立数值计算模型可以较为精确地预报串列螺旋桨的空化性能;串列桨的空化特性相较于单桨基本一致,但是在某些特定进速系数及空化数时,后桨的空化现象较前桨更为明显;当进速系数变大或空化数变大时,空化现象均会消失。     

螺旋桨性能计算的B样条网格面元法研究

螺旋桨水动力性能的准确预报对避免不良设计所带来振动和噪声,改善螺旋桨性能有着重要的意义.应用低阶速度势面元法建立了预报船舶螺旋桨水动力性能的数值方法,重点对桨叶随边和尾涡面进行研究.鉴于传统网格划分方法的不足,根据螺旋桨表面流场特性,采用B样条网格划分方法对桨叶表面单元进行剖分.文中对原有的等压库塔条件形式进行了改进,在考虑横流影响的前提下,满足随边荷载为零的条件.对计算结果与试验结果进行比较分析,表明将基于B样条的网格划分方法应用于已有的面元法程序中,能够很好地改善计算结果的精度.     

Numerical computation and analysis of unsteady viscous flow around autonomous underwater vehicle with propellers based on sliding mesh

The flexible transmission shaft and wheel propeller are combined as the kinetic source equipment, which realizes the multi-motion modes of the autonomous underwater vehicle (AUV) such as vectored thruster and wheeled movement. In order to study the interactional principle between the hull and the wheel propellers while the AUV navigating in water, the computational fluid dynamics (CFD) method is used to simulate numerically the unsteady viscous flow around AUV with propellers by using the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations, shear-stress transport (SST) k-w model and pressure with splitting of operators (PISO) algorithm based on sliding mesh. The hydrodynamic parameters of AUV with propellers such as resistance, pressure and velocity are got, which reflect well the real ambient flow field of AUV with propellers. Then, the semi-implicit method for pressure-linked equations (SIMPLE) algorithm is used to compute the steady viscous flow field of AUV hull and propellers, respectively. The computational results agree well with the experimental data, which shows that the numerical method has good accuracy in the prediction of hydrodynamic performance. The interaction between AUV hull and wheel propellers is predicted qualitatively and quantitatively by comparing the hydrodynamic parameters such as resistance, pressure and velocity with those from integral computation and partial computation of the viscous flow around AUV with propellers, which provides an effective reference to the study on noise and vibration of AUV hull and propellers in real environment. It also provides technical support for the design of new AUVs.     

A flight experimental platform for synchrophasing control based on a small propeller UAV

Turboprop engine has the advantages of high efficiency and high thrust, but it has not been widely used in the civil field because of the noise excited by the low speed propellers. Propeller synchrophasing control is an active noise control method without increasing the weight of the airframe, which can attenuate the noise level in the cabin by controlling the relative phase among multiple propellers. It is generally accepted that altitude and airspeed have a great influence on the noise reduction effect of propeller synchrophasing, but there is no theoretical research about how these two factors affect the noise level. Therefore, flight experiment is considered to be a credible way. However, flight experiments of propeller synchrophasing control in turboprop aircraft have been accomplished in few countries due to enormous cost and inconvenience. An experimental platform of synchrophasing control based on a two-propeller small unmanned air vehicle (UAV) is proposed which can carry out the flight experiment research in a low-cost way. The phase angle sensor, the FOC-based scheme of motor driving, the all-slave synchrophasing control and the coordination between speed and phase difference control are presented in the UAV platform to meet its synchrophasing control precision requirement, experimental results prove that all of them can significantly enhance the performance of synchrophasing control. Noise characteristics of propellers are studied in the flight experiments, the noise predicted by the noise model is highly consistent with the actual measured noise, which verifies that the noise characteristics of small UAV accord with propeller signature theory. Based on the noise model, propeller synchrophasing has a steady effect to minimizing noise in the UAV platform. These show that the UAV platform is a feasible solution for propeller synchrophasing research.     

影响喷水推进器水动力性能的若干因素

为了提高喷水推进器的水动力性能,用数值方法研究了不同参数对喷水推进水动力性能的影响.以CFD为基本方法,建立加导叶喷水推进器的三维计算模型,对给定工况下喷水推进器的水动力性能进行了研究.在此基础上,进一步分析了不同流量下喷水推进器的流量和扬程、功率和效率的关系,研究了叶数、叶片安装角、轮毂比等参数对喷水推进性能的影响.计算结果说明,对叶数、叶片安装角、轮毂比等进行优化选择可以大大地提高喷水推进器的水动力性能.     

Navier-Stokes方程预处理方法及其对翼型绕流数值模拟的应用

在与定常方程相容的情况下,通过对N av ier-Stokes方程的时间导数项实施Cho i及Turkel矩阵预处理,发展了适用于低、亚、跨声速粘性流动的有效的预处理方法。对预处理后的控制方程采用了Jam eson格式进行有限体积空间离散和Runge-K utta显示时间推进求解,以及采用了FA S多重网格方法加速收敛。对RAE 2822、GAW-1等不同类型翼型进行了低速和跨声速流动的数值模拟。算例表明:Cho i预处理方法和Turkel预处理方法均有效改善了时间推进方法对低马赫数流动计算的收敛性,而且提高了计算精度;预处理方法同样适用于跨声速非线性流动的计算,且表现出了一定的加速收敛效果。     

Multi-objective optimization design of airfoil and wing

To extend available monoobjective optimization methods to multiobjective and multidisciplinary optimization, the construction of a suitable resultant objective function(in deterministic method-DM) or a fitness function(in genetic algorithm-GA) is important. An objective function combination method (OFCM) of constructing such a function for constrained optimization problems is suggested. How to use both deterministic and genetic algorithms to biobjective and bidisciplinary optimal design of high performance airfoils and wings is discussed. Numerical results in both 2D (airfoil) and 3D (wing) cases show that the present method can be used to optimaize different kinds of initial airfoils and wings. The performance of optimized shape is improved significantly. The method is successful and effective.     

船后桨的布局对螺旋桨水动力性能的影响

为了研究大型水面船舶船桨干扰作用对螺旋桨的水动力性能的影响,探讨船后螺旋桨的布置设计原则,以某大型四桨水面船舶为研究对象,基于RANS( Reynolds-averaged Navier-Stokes)方法,建立了船桨整体计算模型,重点研究了螺旋桨的相对纵向和横向布置位置的变化对螺旋桨水动力性能的影响.数值计算结果表明:对于四桨船舶,船后螺旋桨的水动力性能对螺旋桨的纵向位置移动不是很敏感,而对螺旋桨横向位置移动则比较敏感,应当尽量避免使同侧两螺旋桨的盘面中心横向距离小于1倍螺旋桨直径.     

直翼推进器的理论研究

利用二维机翼理论对直翼推进器水动力性能进行探讨,研究中考虑了由于叶片的非定常运动引起的下泄涡之间,下泄涡与附着涡以及附着涡之间的相互干扰作用.对不同叶数、偏心率、进速系数时的直翼推进器的推力、扭矩进行了计算.计算结果表明在大进速比时与实验值吻合得很好;在和未考虑涡系干扰作用的三维机翼理论计算结果比较时,对于叶数较少的情况,两者计算精度相当,在叶数较多的情况,本理论计算精度有明显改善).     

电力电子中的传导性EMI噪声源测量与分析

对传导性电磁干扰（EMI）噪声源的特性测量与分析作了初步研究，对噪声源产生机理以及噪声源建模方法进行了对比分析，分别讨论了谐振法、插入损耗法和双电流探头法等。此外还采用双电流探头法进行了实际噪声源的内阻抗测定和建模分析，分析结果与采用阻抗仪测得的结果基本吻合，研究为传导性EMI滤波器设计提供了必要条件。