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基于滑移网格技术的串列翼推进性能分析

上海交通大学学报 2012年第8期46卷 1315-1319,1327页

作者：于宪钊苏玉民哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室哈尔滨150001 中国船舶重工集团公司第714研究所北京100192

以有限体积法结合Standard k-ε湍流模型求解黏性不可压缩Navier-Stokes方程,采用滑移网格技术实现了串列翼前后翼间的相对运动,分析了前翼拍动后翼静止的串列翼系统的推进性能.探讨了衰减频率、拍动振幅以及前后翼间距对串列翼推进性... 详细信息

以有限体积法结合Standard k-ε湍流模型求解黏性不可压缩Navier-Stokes方程,采用滑移网格技术实现了串列翼前后翼间的相对运动,分析了前翼拍动后翼静止的串列翼系统的推进性能.探讨了衰减频率、拍动振幅以及前后翼间距对串列翼推进性能的影响.计算结果表明,串列翼的推力主要由前翼产生,且在一定的衰减频率和拍动振幅范围内,串列翼均较传统的单翼拍动具有更高的推进效率,同时,前后翼间距对串列翼推进性能影响不大.

关键词：串列翼推进效率滑移网格拍动翼

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究（英文）

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船舶力学 2016年第9期20卷 1071-1082页

作者：孙瑜苏玉民胡海洲哈尔滨工程大学水下机器人技术国防科技重点实验室哈尔滨150001

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证... 详细信息

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数(安装位置、展弦比和安装角),使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。

关键词：扭曲舵水动力性能舵球推力鳍计算流体力学

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基于滑移网格技术的船桨相互干扰研究

哈尔滨工程大学学报 2010年第1期31卷 1-7页

作者：沈海龙苏玉民哈尔滨工程大学水下智能机器人技术国防科技重点实验室黑龙江哈尔滨150001

船体和螺旋桨的相互干扰是非定常的,采用力场模拟和混合面模拟等方法,虽然能解决一些实际问题,但是在模拟实际流场的非定常性上则显得不够精确.为了研究船桨相互干扰的非定常水动力性能,基于滑移网格技术,使用CFD前处理软件ICEM CFD划... 详细信息

船体和螺旋桨的相互干扰是非定常的,采用力场模拟和混合面模拟等方法,虽然能解决一些实际问题,但是在模拟实际流场的非定常性上则显得不够精确.为了研究船桨相互干扰的非定常水动力性能,基于滑移网格技术,使用CFD前处理软件ICEM CFD划分流场网格,采用DES湍流模型,实现了船体、螺旋桨、完整船桨组合这3种模型的水动力性能研究.预报值和试验值的比较显示,这3种模型的预报结果都和试验值吻合良好.同时,计算结果揭示了船体和螺旋桨的这种相互干扰,对湍流边界层影响不大,但是对船体表面和螺旋桨桨叶的静压力分布影响很大.

关键词： CFD 滑移网格技术螺旋桨性能船体和螺旋桨相互干扰 ICEM CFD Y+值

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潜艇搭载AUV回收过程中水动力干扰预报

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第11期41卷 85-90页

作者：苏玉民赵金鑫张磊崔桐哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

采用CFD技术数值预报了二维智能水下机器人(AUV)回收过程中与潜艇之间的水动力干扰性能.首先数值计算了二维Rankine体近平壁面运动的水动力特性,分析了不同间距比对其所受壁面干扰力的影响,与试验结果符合良好.然后讨论了不同相对位置... 详细信息

采用CFD技术数值预报了二维智能水下机器人(AUV)回收过程中与潜艇之间的水动力干扰性能.首先数值计算了二维Rankine体近平壁面运动的水动力特性,分析了不同间距比对其所受壁面干扰力的影响,与试验结果符合良好.然后讨论了不同相对位置条件下AUV的阻力、升力以及倾覆力矩性能,对AUV在潜艇扰流流场下的压力分布进行了分析,实现了二维AUV与潜艇定常水动力干扰性能的预报.最后结合动网格技术,数值模拟了AUV在给定路径下靠近潜艇过程中的非定常扰动力性能,计算结果表明以上方法可为AUV回收中的操控性能提供预报.

关键词：潜艇智能水下机器人计算流体力学水动力干扰性能

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鱼雷形水下机器人非线性航迹跟踪控制

上海交通大学学报 2012年第6期46卷 977-983页

作者：苏玉民曹建徐锋张国成哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室哈尔滨150001 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

研究了欠驱动自主式水下机器人路径跟踪问题.在Serret-Frenet移动坐标系下,基于虚拟目标机器人建立了路径跟踪误差动力学方程.在此基础上,结合水下机器人动力学方程,设计了基于Lyapunov稳定性理论和反步法技术的控制器.仿真结果表明,提... 详细信息

研究了欠驱动自主式水下机器人路径跟踪问题.在Serret-Frenet移动坐标系下,基于虚拟目标机器人建立了路径跟踪误差动力学方程.在此基础上,结合水下机器人动力学方程,设计了基于Lyapunov稳定性理论和反步法技术的控制器.仿真结果表明,提出的非线性反馈控制律能够保证路径跟踪误差快速收敛到零,使机器人沿着参考路径航行.

关键词：非线性控制路径跟踪欠驱动系统自主水下机器人 Serret—Frenet坐标系

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导管结构改进后导管桨的水动力性能研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第6期44卷 68-71页

作者：孙瑜苏玉民刘伟哈尔滨工程大学水下机器人技术国防科技重点实验室黑龙江哈尔滨150001 中国船舶工业综合技术经济研究院北京100081

对19A导管桨的试验模型进行改进,在导管内壁后半部分增加突起结构来提高导管桨的推进效率.应用计算流体力学中的SSTk-ω模型对19A导管Ka4-55螺旋桨的水动力性能进行计算,得到了导管桨在各个进速系数下的推力系数、转矩系数和螺旋桨效率... 详细信息

对19A导管桨的试验模型进行改进,在导管内壁后半部分增加突起结构来提高导管桨的推进效率.应用计算流体力学中的SSTk-ω模型对19A导管Ka4-55螺旋桨的水动力性能进行计算,得到了导管桨在各个进速系数下的推力系数、转矩系数和螺旋桨效率以及导管上的推力系数.通过与实验结果进行对比,验证计算方法的可靠性.对导管改进结构参数进行优选,得到设计进速系数下效率较高的导管模型.对比结果显示:改进导管可以提高导管桨效率,设计进速系数J=0.5处,效率能够提高2.62%.通过对比改进前后导管桨压力分布和导管内速度分布,分析了改进导管桨水动力性能提高的机理.

关键词：导管桨水动力性能计算流体力学结构改进参数优选

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尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响

上海交通大学学报 2012年第2期46卷 296-300页

作者：张曦苏玉民王兆立哈尔滨工程大学水下智能机器人国防重点实验室哈尔滨150001

研究了尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响.设计了一套摆尾仿生推进装置,实验分析了仿金枪鱼、仿海豚、仿白鲸3种尾鳍的推进性能.同时采用数值方法对尾鳍的水动力性能进行了计算.实验和数值结果表明,仿金枪鱼尾鳍的平均推力系数和输入功... 详细信息

研究了尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响.设计了一套摆尾仿生推进装置,实验分析了仿金枪鱼、仿海豚、仿白鲸3种尾鳍的推进性能.同时采用数值方法对尾鳍的水动力性能进行了计算.实验和数值结果表明,仿金枪鱼尾鳍的平均推力系数和输入功率系数最小,推进效率最高.对尾涡的分析表明,仿金枪鱼尾鳍尾涡强度最弱,分布范围最小.

关键词：摆动尾鳍尾鳍形状推进性能尾涡

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仿鱼尾鳍推进系统的水动力性能试验

华中科技大学学报（自然科学版） 2009年第9期37卷 82-85页

作者：苏玉民杨亮赵士奇王晓飞哈尔滨工程大学水下机器人技术国防科技重点试验室黑龙江哈尔滨150001

为了开发适用于小型潜器的仿生推进系统,设计了一套仿鱼尾鳍推进系统的试验装置,并对摆动尾鳍产生的水动力进行了试验研究.根据传动装置的结构特点,计算出尾鳍的运动规律,同时利用安装在尾鳍前端的测力天平测得水对尾鳍的作用力,进而探... 详细信息

为了开发适用于小型潜器的仿生推进系统,设计了一套仿鱼尾鳍推进系统的试验装置,并对摆动尾鳍产生的水动力进行了试验研究.根据传动装置的结构特点,计算出尾鳍的运动规律,同时利用安装在尾鳍前端的测力天平测得水对尾鳍的作用力,进而探讨了不同的尾鳍形状对仿鱼尾鳍的推进效率、推力系数和侧向力系数的影响,由此得到最优的运动姿态.

关键词：推进系统尾鳍水动力系数形状试验

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粘性流场中摆动尾鳍的水动力性能分析

哈尔滨工程大学学报 2007年第10期28卷 1073-1078页

作者：杨亮苏玉民哈尔滨工程大学水下机器人实验室黑龙江哈尔滨150001

以高性能仿生推进系统在海洋开发中的广阔应用为研究背景,通过对商用计算流体力学软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了做横移和摆动耦合运动的金枪鱼月牙形尾鳍在粘性流场中的水动力性能.通过... 详细信息

以高性能仿生推进系统在海洋开发中的广阔应用为研究背景,通过对商用计算流体力学软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了做横移和摆动耦合运动的金枪鱼月牙形尾鳍在粘性流场中的水动力性能.通过研究发现了摆动尾鳍产生的独特表面压力分布以及尾涡变化方式是其产生较高推进效率的内在原因;并着重探讨了不同雷诺数和耦合运动的幅度、频率及其相位差对尾鳍推进性能的影响,对于不同种类的计算工况,推进效率始终对应存在1个最佳值.

关键词： FLUENT 动网格摆动尾鳍推进性能