螺旋桨尾流场的数值计算方法

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,逐步迭代直至螺旋桨的尾涡形状收敛。将这种方法计算得到的螺旋桨水动力性能和试验结果进行了比较分析,证明该方法可以提高螺旋桨水动力性能在非设计工况下的预报精度。     

船体黏性非均匀伴流场中螺旋桨非定常水动力性能预报研究

采用滑移网格技术模拟螺旋桨的旋转,使用CFD前处理软件ICEM CFD划分流场网格,运用基于求解RANS方程的CFD软件数值模拟了螺旋桨的水动力性能.预报了均匀流场中三个不同类型螺旋桨的水动力性能.针对非均匀伴流场采用两种不同的处理方法,研究了两个不同螺旋桨的非定常水动力性能.讨论了基于滑移网格技术的网格划分方法、边界层网格的处理方法和计算稳定性的判断方法等影响计算精度的关键因素,分析了不同湍流模式对预报结果的影响.预报结果显示,船体伴流场的不均匀性导致了桨叶表面压力分布随桨叶的位置不同而发生变化,且计算值和试验值吻合的很好.     

鱼尾舵水动力性能研究

本文提出了一种计算带制流板的鱼尾舵在螺旋桨流中水动力性能的方法。舵的水动力及其对周围流场的影响面元法计算，螺旋桨性能及尾流场通过无了叶数的简易螺旋桨理论来预估，而舵上下制流板的影响则应用升力面理论涡格法来计算。     

船舶螺旋桨模型表面流动形态分析

流动形态观测是流体力学实验测量的一项重要内容,其可用于水动力作用机理、流场特性和特征分析,以及流动数值模拟的准确性验证。该文对船舶螺旋桨模型表面流动形态,及其与水动力的联系进行了概括。通过油流显示,螺旋桨模型叶片表面主要包含三种流动形态：径向为主的流动、周向为主的流动以及两者之间的过渡流动。这三种流动形态与叶片表面的流动状态相关,径向为主流动处于层流区,周向为主的流动处于湍流区,过渡流动为转捩区或流动分离区。螺旋桨的水动力与叶片表面流动状态相关,在螺旋桨设计中要高精度预报水动力,必须使用能够同时模拟层流和湍流的数值方法。     

非均匀流下桨叶侧斜对螺旋桨空化和压力脉动的影响

侧斜对螺旋桨的水动力性能及空化性能均有十分重要的影响,该文基于k-ωSST湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对非均匀流条件下四个不同侧斜螺旋桨周围的非定常空化流动情况进行了数值模拟研究。首先进行了螺旋桨水动力性能和空化特性计算,通过与试验结果对比,评估了网格数量的影响以及计算方法的可靠性。在此基础上探讨了侧斜对空化形态以及压力脉动的影响,结果表明：适当地增大侧斜可以使螺旋桨的平均推力得到提升。此外,侧斜的增加可以使桨叶徐徐切入船尾伴流,从而使螺旋桨空化体积的变化趋于平缓,进而有效地降低压力脉动,抑制振动和噪声,提高船舶运行的安全性和舒适性。     

船舶螺旋桨流场及水动力数值分析

随着数值计算和计算机技术的飞速发展,计算流体力学已经发展成为流体力学的主要研究手段,作为船舶优化设计和航行性能分析的基本工具,在船舶水动力学分析中得到广泛应用。该文针对船舶螺旋桨流动模拟,描述使用的网格模式和数值方法,探讨水动力计算结果对网格尺度、几何精细度表达及边界层网格形式的依赖性和敏感性,同时在数值模拟的基础上分析螺旋桨叶片边界层、梢涡和尾涡的流动特征,以及螺旋桨流场与水动力的联系。     

基于三种方法的螺旋桨敞水性能数值预报

该文基于三种不同的CFD方法:多重坐标参考系法(MRF)、任意网格界面元法(AMI)和重叠网格方法(Overset)对某一四叶螺旋桨的敞水性能进行数值模拟和预报,并对螺旋桨周围的流场进行了分析。其中,对于任意网格界面元法(AMI)与多重坐标参考系法(MRF),分别采用开源CFD计算软件Open FOAM所提供的求解器pimple Dy MFoam与MRFSimple Foam进行计算;对于重叠网格方法(Overset),采用基于Open FOAM平台开发的具有重叠网格模块的船舶与海洋工程水动力求解器—naoe-FOAM-SJTU进行求解。通过与试验结果的对比以及方法间的比较,验证了三种方法在螺旋桨敞水性能预报中的可靠性和有效性,并总结了各方法的特征与优劣。同时也对螺旋桨附近的流场特征进行了讨论与分析。     

高负荷螺旋桨水动力性能试验研究

以某大型集装箱船高负荷螺旋桨为研究对象,分别采用大侧斜、反弯扭叶片和毂帽鳍等技术进行螺旋桨优化设计,以改善螺旋桨的空泡和水动力性能.设计了5型螺旋桨,分别在空泡水筒进行了模拟伴流场中的空泡和激振力试验,并在拖曳水池进行了敞水试验.试验结果表明,采用大侧斜可有效减小螺旋桨诱导船艉激振力;反弯扭叶片螺旋桨空泡性能较好,有较低的螺旋桨诱导船艉激振力水平;桨毂帽鳍可改善毂涡空泡,模型试验状态下可提高推进效率2%左右.     

模拟自由面影响的涡格方法

基于涡格法来计算自由面影响下的水下航行体或螺旋桨水动力性能。水下航行体、螺旋桨以及自由面均采用涡格来表达,航行体涡格布置在真实物面上,桨叶涡格布置在拱弧面上,自由面涡格布置在静水面上方合适的距离处。通过奇点系的诱导速度来模拟物体与自由面的相互作用,在物面(或螺旋桨拱弧面)上满足不可穿透条件及在静水面上满足线性自由面条件,建立关于涡强的线性方程组并联立求解。通过球体、水翼及螺旋桨等算例考察了该方法的收敛性和精度,并讨论了进速和沉深对螺旋桨水动力性能的影响。     

毂帽鳍节能原理的CFD分析

随着绿色船舶理念的逐渐兴起,船舶水动力节能技术日益成为研究的热点。毂帽鳍是一种用于提升船舶螺旋桨推进效率的水动力节能装置,能够打散螺旋桨的毂涡,消除螺旋桨毂帽后端的低压区,是一种通过回收螺旋桨叶根部旋转尾流的能量从而达到节能目的的节能装置,因其具有良好的节能收益、成本低和施工方便等优点而受到了广泛的应用。传统上,主要采用模型试验的方法进行研究,但有着成本高、周期长等不足。随着计算机技术的发展,计算流体力学(CFD)越来越多地应用于节能装置的研究上。该文使用CFD开源的代码工具OpenFOAM对毂帽鳍的水动力性能进行了预报,计算中采用滑移网格技术进行流场的计算。通过对比有无毂帽鳍的两种情形下螺旋桨敞水特性,发现毂帽鳍能够有效地改善螺旋桨后尾流场,从而提升螺旋桨的推力,降低螺旋桨的扭矩,起到了明显的节能作用。