喷水推进器进水流道格栅流固耦合特性研究 被引量：2

1

作者 孙聪 尹晓辉 +3 位作者 王建强 王超 王子佳 郝磊 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期833-842,共10页

为了研究格栅部件对喷水推进船舶效率的影响,本文拟采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算,结合有限元方法和流固耦合理论,以STARCCM+和ABAQUS软件为工具,根据目前已知的格栅剖面设计方法,对目前格栅的... 为了研究格栅部件对喷水推进船舶效率的影响,本文拟采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算,结合有限元方法和流固耦合理论,以STARCCM+和ABAQUS软件为工具,根据目前已知的格栅剖面设计方法,对目前格栅的剖面形式进行改进,形成新型对称剖面形式的格栅。基于上述计算流体力学与流固耦合计算方法对其进行周围流场、结构静力强度、结构动力强度进行计算与分析。结果表明:对称形式的格栅剖面对于降低格栅的变形与应力水平有一定的帮助,采用新型对称形式的剖面结构使格栅总体变形模式发生了变化,但是最大变形位置与最大应力出现在格栅的位置未发生明显变化,新型对称剖面形式格栅具有比较好的静强度与动强度特性,各栅条均匀承受流体载荷。 展开更多

关键词 喷水推进器 格栅 分离涡模拟 流固耦合 强度分析 脉动压力 计算流体力学

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浅水条件下喷水推进船航态及喷射流形态研究

2

作者 杨茜 冯榆坤 +1 位作者 陈作钢 张岩 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期123-132,共10页

为了探究浅水条件对喷水推进船航态及喷射流形态的影响,基于数值模拟方法进行不同水深条件下喷水推进船航态及喷射流形态影响规律及机理分析,并构建回归预报模型。采用雷诺时均方程建立喷水推进船自航特性数值模拟方法,开展水深条件对... 为了探究浅水条件对喷水推进船航态及喷射流形态的影响,基于数值模拟方法进行不同水深条件下喷水推进船航态及喷射流形态影响规律及机理分析,并构建回归预报模型。采用雷诺时均方程建立喷水推进船自航特性数值模拟方法,开展水深条件对喷水推进船绕流场以及喷射流形态和湍动能分布的影响研究。基于多水深条件下喷水推进船航态和喷口流量数值计算结果,构建船模航态及喷射流形态回归预报模型。研究结果表明:随着水深减小,浅水阻塞效应加剧,船底压差和尾倾角增大,船体周围回流速度和吃水量也增加;船首横波系逐渐增大并与船尾横波系相互干扰,耗散能量增加;喷射流与船尾兴波交汇点随水深减小逐渐前移,径向扩散和旋度增大,推进功率下降,湍动能和水体扰动增强。研究成果可为浅水条件下喷水推进技术应用提供科学依据,提高喷水推进船在复杂水域环境中的效率和安全性。 展开更多

关键词 推进船 喷水推进 浅水条件 航态变化 喷射流 数值模拟

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喷水推进收缩流泵导叶的水动力优化设计方法 被引量：7

3

作者 蔡佑林 范佘明 +2 位作者 陈刚 梁珺 王立祥 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期28-34,共7页

为解决新型喷水推进收缩流泵因径向尺度小、导叶动负荷大引起的水动力问题,提出一种用于喷水推进收缩流泵导叶水动力设计的三元可控速度矩方法.基于收缩流式叶轮,通过控制过流面积变化优化导叶子午面,实现从泵进口到出口的全收缩.根据... 为解决新型喷水推进收缩流泵因径向尺度小、导叶动负荷大引起的水动力问题,提出一种用于喷水推进收缩流泵导叶水动力设计的三元可控速度矩方法.基于收缩流式叶轮,通过控制过流面积变化优化导叶子午面,实现从泵进口到出口的全收缩.根据可控速度矩原理,针对叶轮出口流场与收缩流式导叶特点给定子午面速度矩分布,完成了导叶片三元可控速度矩设计,建立了收缩流式导叶模型.应用经过试验验证的推进泵数值模拟试验方法进行推进泵内流场与外特性计算分析.结果表明,设计工况点处推进泵模型效率由原设计的87%提升至90%,导叶轴向长度缩短了20%.设计优化效果显著,能够满足工程应用要求,从而解决了水动力问题. 展开更多

关键词 喷水推进 收缩流泵 导叶 可控速度矩 水动力

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喷水推进操舵控制系统干扰观测器设计 被引量：3

4

作者 龚征华 李刚强 +3 位作者 熊文 李俊舟 于云潇 袁景淇 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1114-1118,共5页

介绍了喷水推进操舵控制系统的工作原理,对某船舶喷水推进器中的操舵控制系统进行了建模,设计了负载干扰观测器.仿真结果表明,基于干扰观测器的2自由度控制能够提高操舵系统的抗强干扰性能.

关键词 喷水推进 操舵控制系统 液压系统 干扰观测器 2自由度控制

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限制水域下喷水推进器水动力特性研究 被引量：1

5

作者 龚杰 丁江明 +2 位作者 刘建国 张志远 戴原星 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期45-51,共7页

本研究采用数值模拟方法对无限水域和限制水域中喷水推进装置的水动力特性进行对比分析,开展不同水深条件下喷水推进器进流特性、进口流道效率和推进泵水力特性研究,并据此评估开式循环水槽环境下水槽侧壁和底面限制对喷水推进装置水动... 本研究采用数值模拟方法对无限水域和限制水域中喷水推进装置的水动力特性进行对比分析,开展不同水深条件下喷水推进器进流特性、进口流道效率和推进泵水力特性研究,并据此评估开式循环水槽环境下水槽侧壁和底面限制对喷水推进装置水动力性能的影响。数值计算结果表明:限制水域下喷水推进船底部和水槽底面间水流因阻塞效应使速度增加产生回流,水槽侧壁对自由液面兴波产生反射,随着水深减小,流道进口获流区平均轴向速度明显增加;不同水深吃水比下,进水流道出口非均匀度增加,但进口流道效率变化不大;相比于无限水域条件,限制水域中推进泵流量系数、扬程系数和泵效率的预报结果偏高1%~2%。 展开更多

关键词 限制水域 喷水推进 CFD 进速比 泵效率

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喷水推进装置推力直接测量台架的研究开发 被引量：5

6

作者 周加建 刘建国 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期783-788,共6页

通过使被测喷水推进装置悬浮,并使其在船尾板和船底板上脱离推力传递,从而在国内首次实现了喷水推进装置推力的整体分离与直接测量的构想。基于带自由液面的循环水槽,对试验台架的固定和悬浮系统的构成、吸入流量与空化衡准、变速传动... 通过使被测喷水推进装置悬浮,并使其在船尾板和船底板上脱离推力传递,从而在国内首次实现了喷水推进装置推力的整体分离与直接测量的构想。基于带自由液面的循环水槽,对试验台架的固定和悬浮系统的构成、吸入流量与空化衡准、变速传动系统配置以及机构受力平衡等多方面内容开展了深入的研究。该试验台架除了可进行推力直接测量外,还可开展动量通量法试验和推进效率试验。 展开更多

关键词 喷水推进装置 推力直接测量 试验台架 动量通量法 推进效率试验

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喷水推进组合体组合舵在不同航态下的内部流动数值模拟 被引量：2

7

作者 龙云 钟锦情 +3 位作者 谌勇 张岩 万初瑞 朱荣生 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第7期111-117,共7页

喷水推进组合体作为我国独创的一种节能型推进装置,其推进效率、操作性能和变工况适应能力的优势显著,在研制到应用的过程中已得到充分体现。通过调整舵壳及舵板的转动角度实现航态控制,对不同转动角度下的推进组合体各部件及整体进行... 喷水推进组合体作为我国独创的一种节能型推进装置,其推进效率、操作性能和变工况适应能力的优势显著,在研制到应用的过程中已得到充分体现。通过调整舵壳及舵板的转动角度实现航态控制,对不同转动角度下的推进组合体各部件及整体进行受力分析,并对不同航态下组合舵的内部流动及尾流场进行分析。结果表明:舵壳和中舵板的同步转动改变了组合舵内部流道的压力和速度分布以及喷口后流体的流动方向,以此控制船舶正航转向;小角度转动时相对转动与同步转动效果相似;通过对中舵板转动角度的调节可控制前后出流方向的流量,中舵板在较大相对转动角度时将使得舵内有效流道面积减小,喷口尾流从舵内偏折并从间隙反向喷出,可控制船舶减速或倒航。 展开更多

关键词 喷水推进组合体 组合舵 内部流动 航态控制 尾流场

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泵喷推进器水动力及流场特性研究综述 被引量：4

8

作者 李晗 黄桥高 +1 位作者 潘光 董新国 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期829-843,I0001,共16页

泵喷推进器(简称泵喷)是一种多部件组合式水动力推进装置,由导管及导管内的旋转叶栅(转子)和静止叶栅(定子)组成,具有高临界航速、重载、高效率和低辐射噪声等特点,最早于20世纪中叶在国外出现,初期主要用于鱼雷推进,后拓展到潜艇推进,... 泵喷推进器(简称泵喷)是一种多部件组合式水动力推进装置,由导管及导管内的旋转叶栅(转子)和静止叶栅(定子)组成,具有高临界航速、重载、高效率和低辐射噪声等特点,最早于20世纪中叶在国外出现,初期主要用于鱼雷推进,后拓展到潜艇推进,目前国外潜艇、高速鱼雷普遍采用泵喷推进,国内外泵喷的研究和应用存在巨大差异.近年来,因国外技术封锁、潜艇装备发展需求和拓展泵喷应用等,泵喷推进技术成为水下装备领域的研究热点.泵喷各部件间流场相互作用复杂、与航行体耦合程度高,其应用和推广需要对其水动力和流场特性的深入认识.本文介绍了泵喷的基本构成和特点,按方向和目的总结了泵喷的水动力和流场特性研究现状.从水动力特性的角度,介绍了泵喷推进器的推进特性、预报方法和水动力变化规律.从流场特性角度,介绍了间隙流场、转-定子干扰流场和尾流场等.分析并总结了泵喷水动力和流场特性的研究以及实际应用中所面临的主要挑战,提出对未来研究的展望. 展开更多

关键词 泵喷推进器 水动力 流场特性

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船体后体形状对船舶操纵性的影响研究 被引量：2

9

作者 刘小健 张晨亮 +2 位作者 夏召丹 王大建 范佘明 《船舶》 2018年第5期93-97,共5页

在型线优化过程中,综合考虑阻力、操纵水动力性能,为能设计出综合性能优的船舶线型奠定基础。采用平面运动机构(PMM)进行某船F1A1以及F1A3两线型在设计吃水状态下的直航、斜航运动和摇首运动等试验,对两型船的阻力进行分析,回归得到相... 在型线优化过程中,综合考虑阻力、操纵水动力性能,为能设计出综合性能优的船舶线型奠定基础。采用平面运动机构(PMM)进行某船F1A1以及F1A3两线型在设计吃水状态下的直航、斜航运动和摇首运动等试验,对两型船的阻力进行分析,回归得到相关的水动力系数,分析后体形状对船舶操纵水动力的影响,并通过数值模拟,分析两船的回转性、应舵性和航向纠偏能力。 展开更多

关键词 船舶操纵性 尾型 水动力 水动力系数

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基于扩张状态观测器的智能船舶循迹预测控制 被引量：5

10

作者 徐海祥 李超逸 +3 位作者 余文曌 韩素敏 魏跃峰 杨素军 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期143-152,共10页

欠驱动船舶循迹过程中受到时变多源干扰的影响,同时在航行转艏处易产生控制力突变现象。针对上述两方面的问题,文中将扩张状态观测器(ESO)与模型预测控制(MPC)相结合,提出了一种最优循迹控制方法。首先,设计了扩张状态观测器对时变多源... 欠驱动船舶循迹过程中受到时变多源干扰的影响,同时在航行转艏处易产生控制力突变现象。针对上述两方面的问题,文中将扩张状态观测器(ESO)与模型预测控制(MPC)相结合,提出了一种最优循迹控制方法。首先,设计了扩张状态观测器对时变多源干扰进行补偿并提供低频控制输入;其次,以优化船舶航行控制力为目标,设计了一种非线性MPC控制器;最后,基于非线性分离式原理证明了ESO-MPC级联控制器的稳定性。并通过与自抗扰控制方法(ADRC)及MPC控制方法进行仿真对比,验证了该控制方法的有效性。 展开更多

关键词 船舶循迹 扩张状态观测器 模型预测控制 非线性分离式原理 自抗扰控制

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云空化结构的溃灭与空蚀风险预估研究进展 被引量：6

11

作者 张伟 杨朴 朱兵 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期761-770,I0003,共11页

空蚀是流体机械中普遍存在的现象。空蚀研究涉及空化结构的产生、运动和溃灭过程,分析获取空蚀引起的冲击载荷,并评估特定材料在冲击载荷下的抗冲击能力变得尤为重要。由于空化结构的生成和溃灭过程中涉及复杂的物理机制、宽泛的时空尺... 空蚀是流体机械中普遍存在的现象。空蚀研究涉及空化结构的产生、运动和溃灭过程,分析获取空蚀引起的冲击载荷,并评估特定材料在冲击载荷下的抗冲击能力变得尤为重要。由于空化结构的生成和溃灭过程中涉及复杂的物理机制、宽泛的时空尺度,开展空化结构的溃灭和空蚀风险预估研究具有诸多挑战。文章首先梳理了针对云空化结构溃灭和空蚀破坏方面已开展的理论、数值和实验研究,然后介绍基于能量输运的空蚀风险预估模型方面开展的初步工作,最后探讨了今后在该领域可能的研究方向。 展开更多

关键词 空化结构 空化结构溃灭 侵蚀力 空蚀风险预估

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弹性螺旋桨纵向激励力特性研究 被引量：2

12

作者 武兴伟 邹冬林 +3 位作者 董新国 薛林 塔娜 饶柱石 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第1期7-11,18,共6页

螺旋桨纵向激励力是引起舰船艉部振动噪声的重要原因之一,对其研究有利于舰船艉部的振动噪声控制。通过面元法耦合有限元法建立螺旋桨双向流固耦合动力学模型,计算P438X系列螺旋桨在不均匀流场下的纵向激励力,研究桨叶弹性、侧斜角等因... 螺旋桨纵向激励力是引起舰船艉部振动噪声的重要原因之一,对其研究有利于舰船艉部的振动噪声控制。通过面元法耦合有限元法建立螺旋桨双向流固耦合动力学模型,计算P438X系列螺旋桨在不均匀流场下的纵向激励力,研究桨叶弹性、侧斜角等因素对纵向激励力的影响。结果表明:当激励频率小于螺旋桨一阶固有频率一半时,桨叶弹性效应对纵向激励力影响很小,可对其按刚性螺旋桨处理;当激励频率接近螺旋桨一阶固有频率时,桨叶弹性对纵向激励力有显著放大效应;刚性螺旋桨侧斜角越大,纵向激励力越小,然而考虑桨叶弹性后,过大的侧斜角将降低桨叶各阶固有频率,从而恶化纵向激励力。因此需要结合激励频率、桨叶固有频率设计合适的侧斜角。 展开更多

关键词 振动与波 螺旋桨 弹性桨叶 双向流固耦合 面元法 边界元法

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结合Savitsky方法和重叠网格技术的滑行艇阻力数值计算与分析 被引量：1

13

作者 郭军 扈喆 +3 位作者 朱子文 陈作钢 崔连正 李贵斌 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第3期126-134,共9页

[目的]为提高数值预报精度,对滑行艇的静水阻力高精度数值模拟方法进行研究。[方法]应用计算流体动力学(CFD)方法,结合Savitsky方法和重叠网格技术,对滑行艇在静水中的三维黏性流场进行数值模拟,并对不同载荷系数和航速下滑行艇的流场... [目的]为提高数值预报精度,对滑行艇的静水阻力高精度数值模拟方法进行研究。[方法]应用计算流体动力学(CFD)方法,结合Savitsky方法和重叠网格技术,对滑行艇在静水中的三维黏性流场进行数值模拟,并对不同载荷系数和航速下滑行艇的流场特性进行分析。[结果]结果显示,滑行艇的阻力、升沉及纵倾角等计算结果与试验结果吻合良好,艇底的喷溅现象及水气分布模拟正常,表明采用所提方法可以准确、有效地预报滑行艇的阻力性能;随着载荷系数的增加,龙骨线压力系数的峰值增加,压力中心位置逐渐前移;随着航速的增加,龙骨线压力系数的峰值减小,压力中心位置逐渐后移,驻点线与中纵剖面的夹角减小,艇后“空穴”的深度减小、长度增大。[结论]所做研究可为滑行艇阻力预报提供一种准确、有效的数值计算方法,能为滑行艇水动力性能数值研究提供技术支撑。 展开更多

关键词 滑行艇 阻力 计算流体动力学 重叠网格 Savitsky方法

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斜流下导管桨水动力性能及流场特性数值分析 被引量：5

14

作者 孙聪 龚杰 +2 位作者 宋科委 郭春雨 张亮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1623-1628,共6页

针对真实条件下导管桨多工况运行问题,本文基于分离涡模拟方法对多个斜流角下导管桨水动力性能进行了数值预报。采用滑移网格技术建立了三维黏性、不可压缩的非定常数值计算模型,对比了直流状态和斜流状态下导管桨水动力载荷和流场特性... 针对真实条件下导管桨多工况运行问题,本文基于分离涡模拟方法对多个斜流角下导管桨水动力性能进行了数值预报。采用滑移网格技术建立了三维黏性、不可压缩的非定常数值计算模型,对比了直流状态和斜流状态下导管桨水动力载荷和流场特性。数值研究表明:设计工况、小斜流角状态下导管桨的推进效率会有小幅提高,单桨叶的水动力载荷随着斜流角的增加而非定常性增强,尾流背流侧导管前缘会因流动分离产生局部漩涡并向下游传输,迎流侧和背流侧尾涡演化进程存在明显差异,斜流状态下的主流效应对整体尾流场产生切向分量作用加速二次涡的产生与演化。 展开更多

关键词 导管桨 斜流 水动力载荷 CFD 流动分离 脱落涡 二次涡

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基于改进型消灭曲线法的横摇阻尼估算（英文） 被引量：3

15

作者 封培元 范佘明 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1489-1496,共8页

自由衰减试验仍是目前最为有效且常用的估算横摇阻尼系数的方法。横摇阻尼系数的估算精度对于船舶横摇运动的预报起着至关重要的作用。通常采用所谓的消灭曲线法来分析自由横摇衰减数据。该方法的一个不足之处在于其推导是基于忽略了非... 自由衰减试验仍是目前最为有效且常用的估算横摇阻尼系数的方法。横摇阻尼系数的估算精度对于船舶横摇运动的预报起着至关重要的作用。通常采用所谓的消灭曲线法来分析自由横摇衰减数据。该方法的一个不足之处在于其推导是基于忽略了非线性恢复力项的自由横摇运动方程。另一方面,考虑更多非线性成分的能量法能够纳入该因素影响但在实施过程中较为复杂。文中提出了一种改进型的消灭曲线法,能够纳入船体非线性恢复力项的影响。所提出的方法形式简单且相比能量法更易于实施。数值试验证明了改进型消灭曲线法的正确性,并展现了其相对传统消灭曲线法所具有的优势。 展开更多

关键词 横摇阻尼 自由衰减试验 改进型消灭曲线法 非线性恢复力项

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高速滑行艇阻力性能RANS计算中网格影响因素 被引量：11

16

作者 丁江明 江佳炳 +1 位作者 秦江涛 翟志红 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1065-1071,共7页

为了准确预报高速滑行艇的水动力与阻力特性,本文基于RANS方法和重叠网格技术针对某50kn高速单体滑行艇的缩比船模阻力特性开展了数值计算研究。分析了网格类型、船体边界层网格分布、船体表面网格尺度、流场背景域网格加密等网格相关... 为了准确预报高速滑行艇的水动力与阻力特性,本文基于RANS方法和重叠网格技术针对某50kn高速单体滑行艇的缩比船模阻力特性开展了数值计算研究。分析了网格类型、船体边界层网格分布、船体表面网格尺度、流场背景域网格加密等网格相关因素对艇底气水混合物分布、兴波形状、船体姿态以及船体阻力预报结果的影响,并与船模阻力试验结果进行了比较。通过研究认为:开展高速滑行艇的运动与阻力性能RANS预报时,网格因素对模拟高速滑行艇边界层流动、艇体周围湍流流动和兴波特性,以及预报艇底气水分布、艇体航行姿态与阻力性能具有显著影响。 展开更多

关键词 高速滑行艇 水动力 阻力 计算流体力学 RANS方法 SSTk-ω 网格 压力分布

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