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浸没式喷水推进器脉动流场特性数值分析

船海工程 2024年第2期53卷 6-10页

作者：付建丁江明谢宜海军潜艇学院山东青岛266100 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

为分析浸没式喷水推进器的流场脉动特性,分别以前置定子式和后置定子式喷水推进器为对象,完成船后推进器瞬态流场的数值仿真;分析导管、定子和转子脉动压力、脉动推力特性。结果表明,对前置定子式喷水推进器而言,静止部件的推力主要由... 详细信息

为分析浸没式喷水推进器的流场脉动特性,分别以前置定子式和后置定子式喷水推进器为对象,完成船后推进器瞬态流场的数值仿真;分析导管、定子和转子脉动压力、脉动推力特性。结果表明,对前置定子式喷水推进器而言,静止部件的推力主要由导管产生,导管壁面的压力脉动远大于定子;受转子和定子相互作用的影响,转子和导管内壁相互作用区域的流场脉动最强,且体现了转子特征。对后置定子式喷水推进器而言,由于定子后置其对转子进流影响减弱,使得各部件脉动流场均体现了转子信息,且转子脉动力幅值增加。结合不同结构形式浸没式喷水推进器的脉动流场分析结果可知,后置定子式推进器的流场脉动量要低于前置定子式推进器;且前置定子式喷水推进器的脉动流场特征较后置定子式喷水推进器更为复杂,亦不利于推进器的降噪设计。

关键词：浸没式喷水推进器前置定子后置定子瞬态流场脉动特性计算流体力学

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高速槽道双体艇船型设计与阻力性能评估

中国舰船研究 2024年第S1期19卷 18-27页

作者：蒋中沅丁江明李凌勋赵辉武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 中国舰船研究设计中心上海201108

[目的]槽道双体艇是一种中部贯通含有两个滑行片体的特殊滑行艇船型,中部槽道受到气旋抬升作用能使艇体脱离水面达到更高的航速,具有良好的快速性,同时在高速航行时能很快进入稳定状态。针对高速槽道双体艇的艇型参数化设计与阻力性能... 详细信息

[目的]槽道双体艇是一种中部贯通含有两个滑行片体的特殊滑行艇船型,中部槽道受到气旋抬升作用能使艇体脱离水面达到更高的航速,具有良好的快速性,同时在高速航行时能很快进入稳定状态。针对高速槽道双体艇的艇型参数化设计与阻力性能评估对于高性能船舶的船型开发与设计具有重要意义。[方法]采用clamped B样条曲线定义槽道双体艇的主要型线进行艇体船型参数化构型,并通过STAR-CCM+软件设置多船型方案对比,研究双体艇槽道尺寸和斜升角大小对艇体阻力性能的影响。[结果]得到比初始设计船型阻力降低17.3%的优选船型方案。[结论]与同尺度同排水量单体滑行艇对比,结果证明,在中高速工况下,本文所研究的高速槽道双体艇具有更加优良的航行性能。

关键词：槽道艇参数化设计船型优选计算流体力学

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浸没式喷水推进器水动力噪声的数值预报

大连海事大学学报 2023年第1期49卷 85-92页

作者：付建丁江明李嘉海军潜艇学院山东青岛266100 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

为掌握浸没式喷水推进器水动力噪声的基本特征,基于点源模型和边界元方法探索该型推进器噪声的数值预报方法,并分析导管内壁面脉动压力特点以及导管对叶轮声场的屏蔽效应。结果表明:浸没式喷水推进器由于存在叶轮和导叶的相互作用,使得... 详细信息

为掌握浸没式喷水推进器水动力噪声的基本特征,基于点源模型和边界元方法探索该型推进器噪声的数值预报方法,并分析导管内壁面脉动压力特点以及导管对叶轮声场的屏蔽效应。结果表明:浸没式喷水推进器由于存在叶轮和导叶的相互作用,使得在导管内壁面存在较强的径向力脉动,导致静止部件声场在径向方向贡献最大;导管对旋转叶轮声场在较大范围内均存在一定的屏蔽效果,在径向方向最为显著;导管屏蔽效应导致推进器声场指向性与螺旋桨声场指向性存在较大差异。

关键词：舰船浸没式喷水推进器水动力噪声点源模型边界元法计算流体力学

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某艇喷水推进泵优化设计

排灌机械工程学报 2022年第7期40卷 649-653,666页

作者：常书平梁晓锋丁江明中国人民解放军63983部队江苏无锡214035 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 武汉理工大学交通学院湖北武汉430063

针对某艇未达到预期航速的问题,采用三元反问题设计与正问题预报相结合的方法对喷泵进行改型设计.建立“喷泵+进水流道+艇体”的CFD计算模型,分析得到当前轴流喷泵存在效率偏低、设计点不匹配、流道流动损失大等问题.基于快速性要求、... 详细信息

针对某艇未达到预期航速的问题,采用三元反问题设计与正问题预报相结合的方法对喷泵进行改型设计.建立“喷泵+进水流道+艇体”的CFD计算模型,分析得到当前轴流喷泵存在效率偏低、设计点不匹配、流道流动损失大等问题.基于快速性要求、主机特性和设计水平,对喷泵进行设计参数选型.同时,基于一种叶片三元反设计方法,在多方案对比分析基础上,合理设置轴面形状、叶片数、叶片载荷、叶片积叠和加厚等控制参数,设计得到新型混流喷泵.数值计算结果表明,新喷泵在设计工况下水力效率可达90.0%,高效区流量范围宽,抗空化能力强,“艇-机-泵”匹配良好.喷泵装艇试航结果表明,该艇航速提高了约13%,达到了预期快速性设计要求,验证了喷泵三元反设计方法的准确性.

关键词：喷泵优化设计三元反设计数值模拟航速

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空化工况下喷水推进器推力性能计算

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第10期41卷 100-104页

作者：丁江明武汉理工大学交通学院湖北武汉430063 海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

提出了将喷水推进泵空化性能数据与喷水推进控制方程相结合,来求取喷水推进器推力特性的理论计算方法.首先,将泵的流量、扬程和功率转换成无量纲形式后与空化数一起来统一描述泵的空化性能;然后,采用人工神经网络方法对具有强烈非线性... 详细信息

提出了将喷水推进泵空化性能数据与喷水推进控制方程相结合,来求取喷水推进器推力特性的理论计算方法.首先,将泵的流量、扬程和功率转换成无量纲形式后与空化数一起来统一描述泵的空化性能;然后,采用人工神经网络方法对具有强烈非线性特征的离散的空化性能数据进行插值扩充来满足推力计算对泵空化性能数据连续取值的需求.在此基础上,迭代求解喷水推进控制方程组,并调用泵的空化性能数据来求取喷水推进器的推力随航速和输入功率的变化特性.基于上述方法运用Matlab/Simulink程序对某型喷水推进器的推力特性进行了仿真计算.计算结果显示:喷水推进器的推力性能与泵的空化性能具有紧密的关联性,推力性能图中大功率、低航速工况下推力曲线下弯的区域对应了喷水推进泵出现严重空化的工况.

关键词：船舶喷水推进空化推力性能计算方法

斜流工况下喷水推进系统流场控制体理论模型研究

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中国造船 2023年第1期64卷 24-33页

作者：龚杰孙一丹丁江明邬忠万张志远武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 武汉理工大学海南研究院三亚572000 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

喷水推进船舶在转向运动时推进器的进流条件与直航状态存在明显差异。基于RANS方法对斜流角在0°~30°范围喷水推进系统的进流和推力特性进行数值模拟。研究表明:随着斜流角的增加,半椭圆形进口获流区的宽度增大而厚度减小,斜流工况下... 详细信息

喷水推进船舶在转向运动时推进器的进流条件与直航状态存在明显差异。基于RANS方法对斜流角在0°~30°范围喷水推进系统的进流和推力特性进行数值模拟。研究表明:随着斜流角的增加,半椭圆形进口获流区的宽度增大而厚度减小,斜流工况下边界层影响系数近似等于直航工况下边界层影响系数与斜流角余弦的乘积。在非空化条件下,当喷水推进船舶作转向运动时,进口流道效率降低是推进器性能下降的主要原因。基于数值模拟结果,建立了斜流工况下喷水推进系统流场控制体理论模型,对经过推进系统的水流进行速度修正和船体边界层修正,提出了斜流工况下推力预估公式并进行了验证。

关键词：斜流喷水推进 CFD 控制体理论模型

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限制水域下喷水推进器水动力特性研究

船舶力学 2023年第1期27卷 45-51页

作者：龚杰丁江明刘建国张志远戴原星武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 中国船舶及海洋工程设计研究院喷水推进技术重点实验室上海200011

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... 详细信息

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%。

关键词：限制水域喷水推进 CFD 进速比泵效率

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喷水推进器推进性能曲线的两种表示方法

哈尔滨工程大学学报 2010年第1期31卷 20-25页

作者：丁江明王永生海军工程大学船舶与动力学院湖北武汉430033

针对目前喷水推进器推进性能的表示方法较单一,指导船舶操纵不够便捷的现状,阐述了喷水推进器等功率线形式和等转速线形式推进性能曲线以及这2种表示方法的特点和各自的适用场合,并基于喷水推进基本理论和喷水推进泵外特性数据以原理框... 详细信息

针对目前喷水推进器推进性能的表示方法较单一,指导船舶操纵不够便捷的现状,阐述了喷水推进器等功率线形式和等转速线形式推进性能曲线以及这2种表示方法的特点和各自的适用场合,并基于喷水推进基本理论和喷水推进泵外特性数据以原理框图的形式描述了2种形式性能曲线的求取方法.通过研究认为,等功率线形式的推进性能曲线更适用于喷水推进器选型,而等转速线形式的推进性能曲线用于指导喷水推进船的操纵使用或用于描述采用计算流体力学数值计算得到的推进性能时更加方便.

关键词：船舶喷水推进推进性能表示方法

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调距桨锁轴拖带工况最小拖桨阻力和水动力矩

上海交通大学学报 2012年第3期46卷 423-429页

作者：丁江明王永生黄斌海军工程大学船舶与动力学院武汉430033

采用计算流体力学方法,对某典型5叶调距桨锁轴工况拖桨阻力以及相应的水动力矩随螺距和进流速度的变化特性进行了数值计算,分析了这些特性的流体力学机理.数值计算基于有限体积法,通过数值求解螺旋桨周围三维黏性不可压缩流场RANS方程... 详细信息

采用计算流体力学方法,对某典型5叶调距桨锁轴工况拖桨阻力以及相应的水动力矩随螺距和进流速度的变化特性进行了数值计算,分析了这些特性的流体力学机理.数值计算基于有限体积法,通过数值求解螺旋桨周围三维黏性不可压缩流场RANS方程来模拟螺旋桨在各种工况下的流动特性.计算结果表明:来流速度相等时该调距桨在最大正车螺距时拖桨阻力最大,其幅值约占同航速下船体阻力的80%,水动力矩也最大;在最大倒车螺距时拖桨阻力最小,其幅值约占同航速下船体阻力的50%,水动力矩比最大正车螺距时显著减小;零螺距时拖桨阻力大小居中,而水动力矩最小,接近为零.上述结论可为船舶动力装置部分桨工况时联控曲线的设计和锁轴机构的设计提供理论参考.

关键词：计算流体力学调距桨锁轴附加阻力