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一体化推进器多特性平衡设计及试验验证

哈尔滨工程大学学报 2016年第4期37卷 508-513页

作者：解学参姜治芳何苗邱辽原中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

为分析一体化推进器的推进及空泡性能,基于多特性平衡设计思想,采用势流理论面元法建立了一体化推进器设计方法。对不同舵球直径时的桨舵推进系统水动力性能进行了仿真分析,确定了舵球直径对推进性能的影响规律。以舵阻力及压力系数最... 详细信息

为分析一体化推进器的推进及空泡性能,基于多特性平衡设计思想,采用势流理论面元法建立了一体化推进器设计方法。对不同舵球直径时的桨舵推进系统水动力性能进行了仿真分析,确定了舵球直径对推进性能的影响规律。以舵阻力及压力系数最小为设计目标,采用速度场的迭代计算考虑桨舵之间的相互干扰,开展了舵不同展向剖面的扭曲设计。模型试验结果表明:建立的一体化推进器多特性平衡设计方法是有效的,桨舵一体化推进器可减小舵的阻力,增加螺旋桨的推力,提高桨舵推进系统效率,并显著改善舵的空泡性能。

关键词：一体化推进器平衡设计方法阻力及自航试验空泡水筒试验

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机械故障下双桨双舵船操纵运动数值模拟

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 56-63页

作者：谭康力谢伟刘祖源解学参中国舰船研究设计中心湖北武汉430064 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063

为研究双桨双舵船在发生机械故障时的操纵性问题,基于计算流体力学方法(CFD)建立数值水池,采用重叠网格技术和动态流体物体相互作用(DFBI)模块研究船舶在操纵运动过程中的响应.以DTMB5415M为研究对象,对设计工况下的DTMB5415M操纵运动... 详细信息

为研究双桨双舵船在发生机械故障时的操纵性问题,基于计算流体力学方法(CFD)建立数值水池,采用重叠网格技术和动态流体物体相互作用(DFBI)模块研究船舶在操纵运动过程中的响应.以DTMB5415M为研究对象,对设计工况下的DTMB5415M操纵运动进行了数值模拟验证,并将该方法用于单螺旋桨失效、单舵失效和桨舵同时失效情况下的DTMB5415M操纵运动数值模拟.结果表明:双桨双舵船在发生机械故障情况下的操纵性能会发生恶化,单舵失效时的船舶操纵性能相比单桨失效时更差,异侧桨舵同时失效时的船舶操纵性能相比同侧桨舵失效时更差.

关键词：双桨双舵船机械故障计算流体力学船舶操纵性重叠网格技术

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影响导管桨内部流场的几个因素

天津大学学报 2009年第4期42卷 340-344页

作者：胡健黄胜马骋解学参哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 海军装备研究院舰船所北京100073

用理论方法计算导管桨的内部流场,研究几个重要因素对内部流场的影响,以期获得导管桨内部的流体运动规律.用迭代方法分析螺旋桨和导管的相互影响,迭代计算结束后求解螺旋桨和导管表面的偶极强度和源汇强度,根据蒙瑞诺公式计算螺旋桨和... 详细信息

用理论方法计算导管桨的内部流场,研究几个重要因素对内部流场的影响,以期获得导管桨内部的流体运动规律.用迭代方法分析螺旋桨和导管的相互影响,迭代计算结束后求解螺旋桨和导管表面的偶极强度和源汇强度,根据蒙瑞诺公式计算螺旋桨和导管的诱导速度,即可得到导管桨的内部流场.以面元法为数值求解方法,编制计算程序,研究影响导管桨内部流场的几个因素,包括螺旋桨的盘面比、叶数和导管的形状、位置.结果表明,上述参数对螺旋桨内部流场的大小和周期均有很大的影响.

关键词：导管桨内部流场面元法

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吊舱推进器的水动力性能研究

吊舱推进器的水动力性能研究

作者：解学参哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

吊舱式推进器是近年来发展起来的一种新型的船舶推进装置,该装置可以提高舰船总体性能,节省舱室空间,增加有效载荷,提高舰船的作战使用效能,可充分发挥电力推进系统的优越性,因而具有广阔的市场应用前景和极高的军事应用价值。在该工程... 详细信息

吊舱式推进器是近年来发展起来的一种新型的船舶推进装置,该装置可以提高舰船总体性能,节省舱室空间,增加有效载荷,提高舰船的作战使用效能,可充分发挥电力推进系统的优越性,因而具有广阔的市场应用前景和极高的军事应用价值。在该工程背景下,本文以POD推进器为研究对象,运用数值计算的方法,开展了POD推进器水动力性能的数值计算方法研究。针对拖式、推式这两种POD推进器形式,应用势流理论面元法,建立了POD推进器定常水动力性能的数值计算方法并编制了相应的FORTRAN程序。其中,螺旋桨桨叶采用升力体的面元法计算,吊舱舱体及支架采用无升力体的Hess—Smith面元法计算,螺旋桨与吊舱及支架之间的相互影响通过迭代计算来处理。针对用于POD推进器的螺旋桨,计算了其在无吊舱时的敞水性能并与试验数据进行了比较,两者吻合良好。对拖式、推式POD推进器的定常水动力性能分别进行了计算和试验比较,验证了本文建立的数值计算方法的有效性和精度。在此基础上,计算并分析了吊舱对桨叶载荷分布的影响以及吊舱引起的伴流分布规律。研究表明:本文建立的数值方法能够较好地预报拖式及推式POD推进器的定常水动力性能。计算了吊舱和支架的诱导速度,结果显示在支架的正前方存在一高伴流区,由于吊舱的阻塞作用,拖式及推式POD推进器的螺旋桨载荷均增加。针对某型拖式吊舱推进器,计算分析了该推进器附加一个和两个鳍时的定常水动力性能,并与普通拖式吊舱推进器的定常水动力性能进行了比较,由比较结果可知,不论附加单鳍还是双鳍,均会使螺旋桨的水动力性能产生一定的提高,桨叶载荷增加。由单鳍与双鳍的比较可得,双鳍使螺旋桨的推力及效率提高的幅度更大,双鳍吊舱推进器中螺旋桨桨叶的载荷也比单鳍时高。计算分析了附加单鳍和双鳍时的舱体和支架的绕流场,由计算结果可以看出,加入鳍后,不光在支架的正前方存在高伴流区,而且在鳍的正前方同样会有高伴流区。同时对于双鳍舱体而言,两鳍之间的安装角越小,对该处水流的阻碍作用就越明显。对于切向及径向伴流,鳍同样产生一定的影响。计算了吊舱推进器的非定常水动力性能。分别计算了均匀来流时与船尾伴流中的吊舱推进器的水动力性能,分析了船尾对吊舱推进器水动力性能的影响。

关键词： POD推进器定常水动力性能非定常水动力性能数值计算附鳍舱体

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导管桨内部流场的数值计算

哈尔滨工程大学学报 2009年第1期30卷 7-12,45页

作者：解学参黄胜胡健马骋哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 海军装备研究院舰船所北京100073

为研究导管螺旋桨的内流场特征,用面元法计算了导管桨中螺旋桨和导管的诱导速度.导管上采用余弦布置轴向面元、均匀布置周向面元;螺旋桨叶片上径向和弦向均采用余弦布置方法.由于导管和螺旋桨之间存在相互干扰,在研究中采用了迭代计算方... 详细信息

为研究导管螺旋桨的内流场特征,用面元法计算了导管桨中螺旋桨和导管的诱导速度.导管上采用余弦布置轴向面元、均匀布置周向面元;螺旋桨叶片上径向和弦向均采用余弦布置方法.由于导管和螺旋桨之间存在相互干扰,在研究中采用了迭代计算方法.当迭代计算结果收敛后,可以求出导管及螺旋桨表面的速度势和源汇强度,进而根据蒙瑞诺解析公式计算导管桨的内部流场.在研究导管桨内部流场的过程中,计算了导管桨的水动力性能.对桨前后不同位置导管桨的内部流场进行分析,并将其和敞水情况作了比较.计算结果表明,导管的存在使得螺旋桨的诱导流场变小,螺旋桨的存在使得导管的诱导流场变大.

关键词：导管桨内部流场面元法

桌面计算机上利用格子Boltzmann方法的GPU计算

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上海交通大学学报 2014年第9期48卷 1329-1333页

作者：刘强谢伟邱辽原解学参中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

介绍了在桌面计算机上利用格子Boltzmann方法(LBM)与图形处理器(GPU)计算的发展背景,分析了LBM的标准形式及其天生并行特性的成因,介绍了所采用的CUDA编程模型及Kepler计算架构.为了验证桌面计算机上利用LBM的GPU计算的应用能力,对二维... 详细信息

介绍了在桌面计算机上利用格子Boltzmann方法(LBM)与图形处理器(GPU)计算的发展背景,分析了LBM的标准形式及其天生并行特性的成因,介绍了所采用的CUDA编程模型及Kepler计算架构.为了验证桌面计算机上利用LBM的GPU计算的应用能力,对二维方柱绕流问题进行了数值模拟,并将模拟结果与有限体积法的计算结果进行对比.结果表明:对于方柱绕流问题,GPU计算的模拟计算效率约为CPU计算的3.4倍,桌面计算机上利用LBM的GPU计算具有一定的通用科学计算能力.

关键词：格子Boltzmann方法图形处理器计算流体力学方柱绕流高性能计算

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基于体积力法研究重心变化对船舶操纵性影响

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年

作者：谭康力谢伟解学参刘强中国舰船研究设计中心

以KCS为研究对象，采用RANS方法结合螺旋桨体积力法对其进行了不同重心下自航船舶操纵运动数值模拟研究。首先进行了设计状态下KCS的回转运动和Z型运动数值模拟，对比了H-O体积力法、BEM积力法和真实螺旋桨法模拟结果的差异；然后，基于... 详细信息

以KCS为研究对象，采用RANS方法结合螺旋桨体积力法对其进行了不同重心下自航船舶操纵运动数值模拟研究。首先进行了设计状态下KCS的回转运动和Z型运动数值模拟，对比了H-O体积力法、BEM积力法和真实螺旋桨法模拟结果的差异；然后，基于BEM体积力法进行了不同重心下的船舶回转运动和Z型运动数值模拟。结果表明，相比H-O体积力法，BEM体积力法和真实螺旋桨法求得的推力更为接近且BEM体积力法可以考虑真实螺旋桨的侧向力；重心变化不仅显著影响着船舶水平面内的操纵性能，同时对船舶的横摇运动也有着不可忽略的影响，船舶水平面内的操纵性能和横摇运动之间的耦合作用不可忽略。

关键词：重心变化 RANS方法体积力法船舶操纵性横摇运动螺旋桨侧向力

Influence of fins on tractor-type podded propulsor performance

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同方期刊数据库

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Journal of Marine Science and Application 2009年第3期8卷 222-227页

作者：解学参黄胜哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

A mathematical model of podded propulsors was established in order to investigate the influence of fins. The hydrodynamic performance of podded propulsors with and without fins was calculated, with interactions between propellers and pods and fins derived by iterative calculation. The differential equation based on velocity potential was adopted and hyperboloidal panels were used to avoid gaps between surface panels. The Newton-Raphson iterative procedure was used on the trailing edge to meet the pressure Kutta condition. The velocity distribution was calculated with the Yanagizawa method to eliminate the singularity caused by use of the numerical differential. Comparisons of the performance of podded propulsors with different fins showed that the thrust of propeller in a podded propulsor with fins is greater. The resistance of the pod is also reduced because of the thrust of the fin. The hydrodynamic performance of a podded propulsor with two fins is found to be best, the performance of a podded propulsor with one fin is not as good as two fins, and the performance of the common type is the worst.

关键词： podded propulsor with fin panel method hydrodynamic performance flow field

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基于面元法的吊舱推进器定常性能研究

船舶工程 2010年第2期32卷 25-28页

作者：解学参黄胜于凯哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

基于势流理论面元法建立了吊舱推进器定常性能的计算方法.分别建立螺旋桨和吊舱的积分方程,通过在表面上布置双曲面元将方程离散为以面元上偶极强度为未知量的矩阵.螺旋桨和吊舱之间的相互影响通过迭代计算来处理.Newton-Raphson迭代过... 详细信息

基于势流理论面元法建立了吊舱推进器定常性能的计算方法.分别建立螺旋桨和吊舱的积分方程,通过在表面上布置双曲面元将方程离散为以面元上偶极强度为未知量的矩阵.螺旋桨和吊舱之间的相互影响通过迭代计算来处理.Newton-Raphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件.为避免数值求导中的奇异性,用柳泽(Yanagizawa)方法求得物体表面的速度分布.支架作为升力体处理,并通过迭代计算更新支架的尾涡形状.计算了拖式吊舱推进器的定常水动力性能,与实验结果的比较表明,计算误差在5%以内.分析了舱体对螺旋桨的影响,舱体的伴流会引起螺旋桨的载荷增大.

关键词：吊舱推进器面元法定常水动力性能尾涡模型