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螺旋桨脉动压力作用下自航船舶艉部振动数值研究

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上海交通大学学报 2022年第9期56卷 1148-1158页

作者：秦广菲姚慧岚张怀新上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 中国海洋大学工程学院山东青岛266100

为研究静水中航行的船舶在螺旋桨脉动压力作用下的艉部振动特性,基于雷诺平均(RANS)方法,结合剪切应力输运(SST)k-ω湍流模型进行船桨自航数值模拟.将得到的船体表面脉动压力作为外激励,并通过结构有限元模型耦合流场边界元模型进行声... 详细信息

为研究静水中航行的船舶在螺旋桨脉动压力作用下的艉部振动特性,基于雷诺平均(RANS)方法,结合剪切应力输运(SST)k-ω湍流模型进行船桨自航数值模拟.将得到的船体表面脉动压力作为外激励,并通过结构有限元模型耦合流场边界元模型进行声固耦合计算,建立了螺旋桨表面力激励自航船舶艉部振动数值预报方法.通过分析螺旋桨表面力在时域与频域内的变化规律,发现叶频分量的幅值远大于其他频率分量的幅值.对于右旋桨,螺旋桨上方的右舷侧压力幅值高于左舷侧压力幅值.通过研究螺旋桨表面力、结构固有特性与振动响应结果之间的对应关系,发现船艉结构耦合模态固有频率应当远离螺旋桨激励力频率,以降低振动响应.通过探究相同激励作用下船艉结构变化对振动响应的影响,发现增加板厚或者安装加强筋可以改变结构固有特性,从而避开共振,达到减振效果.

关键词：螺旋桨脉动压力艉部振动数值方法船舶自航减振

较低雷诺数下ITTC尺度效应换算方法的改进

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上海交通大学学报 2019年第1期53卷 35-41页

作者：姚慧岚张怀新上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

应用基于非结构化网格的过渡流模型,在商业CFD软件STAR-CCM+平台上,对不同雷诺数(Re)下螺旋桨模型和实桨进行数值模拟,分析了螺旋桨叶面和叶背边界层的流体流动随Re的变化情况,将浆叶0.75R剖面压力面和吸力面的摩擦阻力系数的数值模拟... 详细信息

应用基于非结构化网格的过渡流模型,在商业CFD软件STAR-CCM+平台上,对不同雷诺数(Re)下螺旋桨模型和实桨进行数值模拟,分析了螺旋桨叶面和叶背边界层的流体流动随Re的变化情况,将浆叶0.75R剖面压力面和吸力面的摩擦阻力系数的数值模拟结果与国际船模试验池会议(ITTC)推荐的尺度效应换算公式以及平板摩擦阻力系数计算公式的计算结果进行对比,并对ITTC尺度效应换算方法在较低雷诺数下进行了改进,即应用不同的公式分别计算叶面和叶背的摩擦阻力系数.结果表明,螺旋桨叶面与叶背边界层的流体流动不同,故吸力面和压力面的摩擦阻力系数计算公式有所不同.当Re较小(接近临界雷诺数)时,改进方法比ITTC尺度效应换算方法计算的结果更准确;当Re>1.0×106时,改进方法与ITTC尺度效应换算方法的计算结果基本一致;当Re>2.0×106时,Re越大,2种方法的计算结果偏离实际值越多.

关键词：船用螺旋桨推进性能雷诺数过渡流尺度效应

非均匀伴流下无空泡螺旋桨涡流噪声的数值研究

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中国造船 2018年第3期59卷 13-22页

作者：姚慧岚张怀新上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

应用分离涡方法(DES)对螺旋桨的涡流场进行了模拟。提出了一种在桨叶附近生成高质量边界层网格的结构化网格划分方法。利用Q准则和自定义函数对桨叶泄涡及其频率特性进行了研究。以桨叶表面脉动压力为声源,通过求解FW-H方程对螺旋桨噪... 详细信息

应用分离涡方法(DES)对螺旋桨的涡流场进行了模拟。提出了一种在桨叶附近生成高质量边界层网格的结构化网格划分方法。利用Q准则和自定义函数对桨叶泄涡及其频率特性进行了研究。以桨叶表面脉动压力为声源,通过求解FW-H方程对螺旋桨噪声进行了预报。频谱分析表明螺旋桨低频离散线谱噪声、低频宽带噪声以及高频涡流噪声都得到了较好的预报,特别对涡流噪声的频谱特性进行了分析。数值计算结果表明:以单桨叶表面压力脉动为声源,涡流噪声为单调音,频率即为桨叶泄涡频率,声压级比宽带噪声高出约15 dB;以整个螺旋桨表面压力脉动为声源,涡流噪声在泄涡频率附近有着多条线谱,各线谱的频率间隔相等,声压级比宽带噪声高出约10 dB。

关键词：螺旋桨泄涡螺旋桨噪声涡流噪声 DES FW-H

质量静矩和惯性矩对水翼流致振动及噪声影响的数值研究

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振动与冲击 2019年第4期38卷 213-221,244页

作者：刘龙张怀新姚慧岚上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

采用URANS方法数值计算了具有两个自由度三维刚性水翼的流致振动和声辐射问题,三维刚性水翼的振动是通过解刚性体的运动方程的方式实现,流场在Fluent里用k-ω SST湍流模型计算。进行了网格无关性验证和时间步长的验证,并和相关的试验结... 详细信息

采用URANS方法数值计算了具有两个自由度三维刚性水翼的流致振动和声辐射问题,三维刚性水翼的振动是通过解刚性体的运动方程的方式实现,流场在Fluent里用k-ω SST湍流模型计算。进行了网格无关性验证和时间步长的验证,并和相关的试验结果以及Theodorsen非定常理论的结果进行了对比,计算结果具有较高的吻合度;重点计算了质量静矩和质量惯性矩对振动以及振动临界状态的影响,并且计算了不同振动状态下的声辐射问题。计算结果表明,质量静矩和质量惯性矩对水翼的振动有较大的影响,而水翼的振动会使噪声大幅增加。

关键词：三维水翼流致振动声辐射

以糖尿病专科护士为主导的胰岛素泵全程管理系统的构建及应用

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中华护理杂志 2023年第10期58卷 1166-1171页

作者：姚慧岚袁红娣黄晨程丽丽吴黎莉潘红英石文莉浙江大学医学院附属邵逸夫医院护理教育部杭州市310016 浙江大学医学院附属邵逸夫医院护理部杭州市310016 浙江大学医学院附属邵逸夫医院骨科病房杭州市310016

目的设计以糖尿病专科护士为主导的胰岛素泵全程管理系统,并评价其应用效果。方法组建研究小组设计胰岛素泵全程管理系统,包括专科护士工作站模块和住院护士工作站模块,比较系统应用前(2020年6月-12月)与系统应用后(2021年6月-12月)... 详细信息

目的设计以糖尿病专科护士为主导的胰岛素泵全程管理系统,并评价其应用效果。方法组建研究小组设计胰岛素泵全程管理系统,包括专科护士工作站模块和住院护士工作站模块,比较系统应用前(2020年6月-12月)与系统应用后(2021年6月-12月)非内分泌科使用胰岛素泵治疗患者的专科护理质量指标(上报胰岛素泵不良事件例数、低血糖事件发生例数)和护理文书书写质量,调查护士对胰岛素泵全程管理系统的满意度。结果应用胰岛素泵全程管理系统后,低血糖事件发生例数减少(P=0.039);护理文书质量优于系统应用前(P<0.001);护士对系统满意度得分为40(36,45)分(满分45分)。结论应用以糖尿病专科护士为主导的胰岛素泵全程管理系统能提高非内分泌科使用胰岛素泵治疗患者的护理质量、改善对患者的安全管理,提高临床护士护理文书记录质量,护士对诊系统整体较为满意。

关键词：糖尿病专科护士非内分泌科胰岛素泵信息化护理

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复杂水流环境下系泊船的水动力特性研究

舰船科学技术 2022年第1期44卷 1-6页

作者：刘洪杰张博娄万里姚慧岚刘勇浙江省交通规划设计研究院有限公司水运设计院浙江杭州310000 中国海洋大学工程学院山东情岛266000

为研究深水码头复杂水流条件下系泊船的水动力特性,利用CFD软件STAR-CCM+对系泊船模型的粘性流场进行瞬态数值模拟,通过求解RANS方程和Realizable k-ε湍流模型获得船舶水流作用力。在无波浪定常流作用下,系泊船姿态最终保持稳定,可用... 详细信息

为研究深水码头复杂水流条件下系泊船的水动力特性,利用CFD软件STAR-CCM+对系泊船模型的粘性流场进行瞬态数值模拟,通过求解RANS方程和Realizable k-ε湍流模型获得船舶水流作用力。在无波浪定常流作用下,系泊船姿态最终保持稳定,可用固定船舶近似代替系泊船进行模型简化。在完成网格无关性和数值模型合理性研究的基础上,对不同流速、不同流向角度以及流向沿水深变化的复杂水流条件下船舶的水动力进行预报,探讨不同水流条件下系泊船纵向力、横向力、首摇力矩的变化规律,研究成果可为复杂水流环境下系泊船的布缆及相关工程设计提供参考。

关键词：深水码头复杂水流船舶水动力数值模拟重叠网格

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桨径比对串列螺旋桨水动力性能的影响

推进技术 2023年第10期44卷 264-276页

作者：严睿雄张怀新姚慧岚中国海洋大学工程学院山东青岛266000 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

基于B系列和AU系列桨叶参数设计了22只不同桨径比的串列桨,采用数值方法进行性能研究,重点比较了后桨直径大和后桨直径小的串列桨的推力和效率,在此基础上探讨桨径比变化对串列桨性能的影响,最终从流场干扰角度对性能变化的原因进行分... 详细信息

基于B系列和AU系列桨叶参数设计了22只不同桨径比的串列桨,采用数值方法进行性能研究,重点比较了后桨直径大和后桨直径小的串列桨的推力和效率,在此基础上探讨桨径比变化对串列桨性能的影响,最终从流场干扰角度对性能变化的原因进行分析。结果表明:后桨直径大的串列桨的推力和效率均优于后桨直径小的串列桨。在中小进速系数下,随着后桨直径增大,串列桨的效率先增大后减小,存在最佳值,而在大进速系数时,随着前桨径与后桨径比值的减小,效率逐渐提升。较小的前桨对后桨入流的不利干扰减少,是串列桨效率提高的根本原因。

关键词：串列螺旋桨桨径比敞水性能桨间干扰数值模拟

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船舶3D总体设计技术研究

船舶3D总体设计技术研究

作者：姚慧岚大连海事大学

学位级别：硕士

随着计算机应用技术的普及,船舶设计也必将加入三维数字化设计的行列。船舶总体设计包括船舶主尺度及船型系数确定,船舶型线设计,总布置设计,船舶性能计算等内容。本文应用Solidworks二次开发技术,利用VB语言编程,从三维数字化设计的角... 详细信息

随着计算机应用技术的普及,船舶设计也必将加入三维数字化设计的行列。船舶总体设计包括船舶主尺度及船型系数确定,船舶型线设计,总布置设计,船舶性能计算等内容。本文应用Solidworks二次开发技术,利用VB语言编程,从三维数字化设计的角度出发,对船舶总体设计各个阶段的内容进行3D设计的技术研究,主要完成的内容介绍如下： 1.主船体曲面设计。本文把船舶型线设计方法,比例变换法、“1-Cp”法和迁移法,应用于三维船舶主船体曲面设计,得到主尺度和船型参数正确的设计船的主船体曲面,然后对设计船曲面进行型线出图和静水力计算,得到设计船的静水力计算表,CAD型线图和肋骨型线图。 2.总布置设计。在完成设计船主船体曲面后,利用数字化建模技术完成上层建筑设计和舱壁设计,舱室的划分和通道的设计。利用数据库和装配体技术进行设备选型,完成船舶设备的布置,门、窗的安装,舰载武器的安装,以及楼梯的设计,得到设备明细表以及重量重心表,最后对设备进行干涉检验确保布置的准确性。 3.三维可视化船舶方案演示。船型演示技术主要包括对船舶造型、主船体曲面特征、上层建筑形式、舱室划分、通道设计、设备布置、舱室风格等内容的三维多视角显示,以及设计船静水力性能等信息的查看。 4.数据库系统开发。为系统建立四大数据库,包括母型线型库、船用设备库、舰载武器库、设计船型库。母型线型库为船舶设备提供母型船主船体曲面,船用设备库和舰载武器库为船舶总布置提供设备模型和数据,设计船型库为船舶方案演示提供三维船舶模型。

关键词：船舶设计可视化数字化二次开发数据库

基于CFD软件的均流中空化螺旋桨的水动力性能预报

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船舶与海洋工程 2022年第3期38卷 17-24页

作者：吴思源张怀新姚慧岚上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 中国海洋大学山东青岛266100

利用Star-CCM+软件,以PPTC(Potsdam Propeller Test Case)螺旋桨为研究对象,选用Realizable k-ε湍流模型和Schnerr&Sauer空泡模型,对螺旋桨在敞水和存在空泡条件下的水动力学性能进行探究。研究结果表明:桨叶表面的空泡分布情况与试验... 详细信息

利用Star-CCM+软件,以PPTC(Potsdam Propeller Test Case)螺旋桨为研究对象,选用Realizable k-ε湍流模型和Schnerr&Sauer空泡模型,对螺旋桨在敞水和存在空泡条件下的水动力学性能进行探究。研究结果表明:桨叶表面的空泡分布情况与试验结果的吻合度良好,螺旋桨推力系数和扭矩系数的数值计算结果十分准确;桨叶表面的空泡分布与压力分布有关。利用Q准则探究桨叶的三维泄涡结构及其发展规律,结果发现,梢涡的脱落频率与空泡数之间存在关联性。

关键词：螺旋桨空泡泄涡频率数值模拟