风翼—柴油机混合动力船舶定航速调节系统的设计

风翼—柴油机混合动力船舶具有巨大的节能减排潜力,为了满足新型动力船舶主机调速需求,文章结合风翼—柴油机混合动力船舶的航行特点,提出了定航速调节系统的概念,设计了定航速调节系统框图和控制策略方案,为风翼—柴油机混合动力船舶定航速调节系统的研发提供了理论参考。     

基于翼型帆理论的风场可用区域研究

基于大升力翼型风帆,完成风翼模型的风洞试验,并根据试验结果对该风翼空气动力参数进行了分析。计算和比较不同航速时,风翼辅助推力随绝对风场风向和风速的变化规律。根据船舶试航和营运数据设定各航速下的风翼辅助推力下限值,得出风场的可用区域。最后进行数学建模,提出了使用数学方程描述和求解风场的可用区域的方法。     

基于复合地基反力法的单柱式海上风力机船舶碰撞研究

采用非线性有限元软件LS-DYNA模拟5 000 t的船舶与3 MW单柱式海上风力机碰撞过程,并采用复合地基反力法描述碰撞过程中土壤与桩相互作用,研究土壤与桩相互作用及船舶碰撞速度对海上风力机碰撞过程的影响,对比分析了碰撞力及海上风力机结构动力响应。研究表明:船舶最大碰撞力随着碰撞角度增大而减小,随着碰撞速度增大而增大;随着船舶碰撞速度增大单柱式海上风力机与船舶碰撞区域塑性变形逐渐增大;船舶碰撞速度增大到3 m/s时,风力机桩底产生塑性变形,继续增大到7 m/s时,风力机桩底产生塑性失效。     

二维水动力模型在姚江大厍船闸通航影响分析中的应用

为分析引排水工程对船闸通航的影响,以大厍船闸为例,在"姚江西排"工程的背景下,利用MIKE 21软件构建了二维水动力模型,设计了11个引水工况和2个排水工况,计算了各工况下的水动力条件及河道冲淤情况。计算结果表明,各引水工况下,船闸引航道处水流纵向流速均在0.01～0.02m/s,横向流速均小于0.01m/s,且无冲淤发生;排水工况下,船闸引航道处水流纵向流速在0.12m/s以下,横向流速小于0.09m/s,在河道内有局部轻微冲淤;综合评价引排水工程对大厍船闸的通航无明显影响。研究成果可为类似船闸通航影响分析提供参考。     

船舶柴油机余热回收联合机组开发与试验研究

船舶柴油机余热回收是现代高效节能船舶发展的趋势。本文回顾了国内外船舶柴油机余热利用的研究现状。针对国内某型号船舶柴油机设计一套余热回收的联合发电机组样机,包括汽轮机和动力涡轮以及双轴伸发电机,整体布置在一个撬装式机架上。针对该试验样机搭建整个试验系统,包括热源、冷源、电气、负载以及其他辅助系统等。对联合机组进行多种工况试验研究。大负载试验中先后实现了汽轮机的加载、动力涡轮的啮合、载荷分配、联合加载、联合减载、动力涡轮退出停机、汽轮机减载、汽轮机停机等全部运行过程。试验充分模拟了余热回收系统配合船舶柴油机运行时的各种可能的工况。试验表明所设计的联合机组运行正常,各种控制策略和操作规程适当,控制系统完全满足预设的各种工况条件,可以为后续工程样机优化提供借鉴。     

船舶蒸汽动力装置调节/保护多目标切换控制问题研究

船舶工况大范围变化时,蒸汽动力装置的快速响应与安全性之间的矛盾,决定了船舶蒸汽动力装置控制的特殊性。为此,在结合船舶蒸汽动力装置的安全运行要求的基础上,论述了船舶蒸汽动力装置的调节/保护的基本思想,给出了船舶蒸汽动力装置调节/保护的控制结构,并提出了一种基于Max/Min的切换规则并在此基础上设计PI控制器。最后通过仿真验证了基于切换控制的船舶蒸汽动力装置调节/保护的控制方法能够较好的解决船舶蒸汽动力装置工况大范围变化时的快速响应与安全性之间的矛盾。     

改进操作方法 降低渡轮耗油率

南京铁路分局芜湖轮渡所担负着芜湖至裕溪口之间的铁路车辆轮渡,该所“上海号”渡轮原为蒸汽动力船舶,于1986～1988年在上海造船厂进行了动力内燃化改造,使用了6台西德MAN公司八十年代产品——MAN20/27柴油机作为船舶推进和发动之动力,合计3900kw。该轮1989年4月投人渡运后,平均每渡耗柴油175.9kg,渡车用油成本较其它渡轮高出许多,为减少能耗,芜湖轮渡所组织人员对MAN20/27柴油机工况进行了分析,发现该轮加速时主机因空气量不足,气缸内燃烧不完全而排出过量的黑烟。经查询有关资料得知:MAN公司为解决此问题,已在增压器上装了“吹气装置”,用压缩空气增加柴油机加速时的供气量,使冒黑烟的问题得到一定的改善。为此,“上海号”渡轮的主机也装上了“吹气装置”,但黑烟仍然很大,     

混合动力船舶超级电容制动能量回馈装置

针对混合动力船舶采用制动电阻吸收制动能量不可避免造成能量浪费的问题,借鉴直流推进系统,采用超级电容储能装置作为能量回馈装置,研究混合动力船舶在典型工况下的制动过程,并对超级电容在制动过程中的控制方法、控制效果进行分析.结果 表明:与制动电阻相比,超级电容制动能量回馈装置不仅能够提升直流母线电压的稳定性,还能有效吸收和储...     

钢塔和混凝土塔间冷散热器数值试验对比研究

利用ANSYS FLUENT软件,在自然通风状态下,对某2×660MW机组钢结构外覆铝板塔和钢筋混凝土塔及间接空冷散热器的流动和换热性能进行了数值模拟、分析和研究。以间冷系统设计工况为基准,钢塔通风量高于混凝土塔约2.82%;钢塔抽力高于混凝土塔约3.92%;钢塔间冷散热器换热量高于混凝土塔约2.73%。间冷塔模拟整体阻力略小于阻力叠加得到的设计总阻力。考核工况不同环境风速下,钢塔通风量和散热器换热量均高于混凝土塔;间冷塔通风量、散热器换热量和抽力的变化趋势不完全一致。低风速下,间冷塔的透风率为0。10m/s～20m/s环境风速下,间冷塔的透风率为1.44%～11.64%。当环境风速高于18m/s时,塔内将出现明显的"穿堂风"现象。     

防护装置对海上风力机-船舶碰撞动力响应影响的研究

建立国内某单桩柱的3 MW风力机与船舶碰撞模型,概念性地提出一种橡胶-钢结构防护装置,运用非线性动力分析方法,通过LS-DYNA模拟2 000 t船舶以不同速度撞击风力机塔架,研究防护装置对碰撞过程中塔架的动力响应特性影响并与无防护装置的塔架进行对比。结果表明:安装防护装置后对塔顶风力机的响应抑制效果明显;塔顶正负向最大位移、速度和加速度较无防护装置时分别减少了33%、50%和23.6%;塔架下端结构变形能大幅减少,塔架撞深小于无防护装置的1/10;防护装置能避免碰撞力集中施加于塔架上,使作用在塔架上的最大应力小于塔架材料的屈服强度。     

定距螺旋桨对船用主机外特性的要求分析

为解决定距螺旋桨与船用主机在船舶运行工况的机桨匹配问题,结合船舶系泊和航行试验的相关标准,分析和归纳船舶运行数据,将实船测试与船机桨匹配理论计算相结合,得出运输船和拖轮在常用工况及特殊工况下定距螺旋桨对主机外特性的定量要求,为配套不同细分市场时船用主机的优化和开发提供参考依据。     

5 000 t公务船调距桨桨叶数选型研究

针对国内外调距桨桨叶数选型依靠经验为主,对不同桨叶数对推进器整体性能的影响始终缺乏定量分析的现状,以某5 000 t公务船为目标船型,通过调距桨分别配置不同的桨叶数,分析不同桨叶数对目标船型综合性能的影响。总结了公务船调距桨桨叶数选型的方法,归纳了不同叶数调距桨的优劣,可为后续新造船桨叶数的选取提供参考。     

基于定距舵桨的柴电混合港作拖轮动力系统设计

针对某型常规港作拖轮89%工作时间主机工作在30%以下的低负荷工况,导致排放差、油耗高的问题,基于该船定距舵桨条件,开展柴电混合动力推进系统的设计。经过船模试验的航速和拖力预报显示:所设计的动力系统满足技术要求。基于定距舵桨的柴电混合动力系统设计方法可为拖轮及拖网渔船等具有自航和拖带两种工况的船舶的动力系统设计提供借鉴。     

船舶轴系优化设计分析

从船舶扭振基本原理和优化设计理论出发,并结合实船案例,介绍了通过从主机内部配置着手,考虑加重飞轮,增加调频轮,改变轴系参数,包括中间轴和螺旋桨轴的直径和材料抗拉强度等,改变螺旋桨参数等轴系优化方案来降低船舶轴系扭振应力振幅,以满足船级社的有关规定;并可供船厂和主机厂应对船舶行业降本增益要求参考。     

大侧斜桨非定常空化流动结构的数值研究

为了对船后螺旋桨空化流动问题进行深入分析,本文基于大涡模拟(LES)方法和Zwart空化模型对非均匀来流条件下的大侧斜桨非定常空化演变及空化对桨叶周围流动结构的影响进行了研究.首先,采用三套系统加密的网格对非均匀流场中螺旋桨空化流动计算结果进行网格无关性验证以及不确定度分析,结果表明计算方法的可行性和可靠性较高.其次,...     

基于神经元PID的风力发电机组独立变桨控制

针对传统统一变桨距控制策略存在的不足,基于风力机空气动力学原理,提出了基于神经元PID的独立变桨距控制策略,将测量的桨叶根部My方向载荷通过神经元PID控制算出d、q轴的桨距角,经反Park变换得到3个桨叶的附加桨距角,将其与统一变桨距角相加作为独立桨距角的设定值。并借助Fast软件平台以2MW变速变桨风力发电机组为例,仿真比较了独立变桨距控制策略与统一变桨距控制策略。结果表明,独立变桨距控制策略能有效保证在额定转速下机组输出功率稳定,且能有效降低风力发电机组各零部件的疲劳载荷。     

Analysis of calibration results from cup and propeller anemometers. Influence on wind turbine Annual Energy Production (AEP) calculations

The calibration coefficients of several models of cup and propeller anemometers were analysed. The analysis was based on a series of laboratory calibrations between January 2003 and August 2007. Mean and standard deviation values of calibration coefficients from the anemometers studied were included. Two calibration procedures were used and compared. In the first, recommended by the Measuring Network of Wind Energy Institutes (MEASNET), 13 measurement points were taken over a wind speed range of 4 to 16 m s^?1. In the second procedure, 9 measurement points were taken over a wider speed range of 4 to 23 m s^?1. Results indicated no significant differences between the two calibration procedures applied to the same anemometer in terms of measured wind speed and wind turbines' Annual Energy Production (AEP). The influence of the cup anemometers' design on the calibration coefficients was also analysed. The results revealed that the slope of the calibration curve, if based on the rotation frequency and not the anemometer's output frequency, seemed to depend on the cup center rotation radius. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

船舶柴油机载荷测试技术应用分析

应用船舶柴油机载荷测试技术,在固定航线上进行船舶柴油机载荷测试试验,为确定主机运行状态及船舶运营状态提供有效试验数据。实船测试及应用情况表明:船舶柴油机载荷测试技术可对船舶的船、机、桨匹配性以及船舶运营的经济性状态做出有效的评价,可为后续船舶柴油机产品性能优化、技术营销等提供依据。     

200m级垂直升船机承船厢结构抗震分析

为分析200m级垂直升船机承船厢结构的抗震性能,利用ADINA软件建立升船机承船厢结构与厢内水体有限元模型,考虑流固耦合作用,通过承船厢结构的应力、位移时程包络图分析其抗震性能。结果表明,初设完成的升船机承船厢结构在地震作用下的应力和位移反应均满足强度和刚度设计要求。研究成果可为高坝通航升船机承船厢结构的抗震设计提供参考。     

Development of surrogate models for the prediction of the flow around an aircraft propeller

In the present work, the derivation of two surrogate models (SMs) for modelling the flow around a propeller for small aircrafts is presented. Both methodologies use derived functions based on computations with the detailed propeller geometry. The computations were performed using k–ω shear stress transport for modelling turbulence. In the SMs, the modelling of the propeller was performed in a computational domain of disk-like geometry, where source terms were introduced in the momentum equations. In the first SM, the source terms were polynomial functions of swirl and thrust, mainly related to the propeller radius. In the second SM, regression analysis was used to correlate the source terms with the velocity distribution through the propeller. The proposed SMs achieved faster convergence, in relation to the detail model, by providing also results closer to the available operational data. The regression-based model was the most accurate and required less computational time for convergence.