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基于大涡模拟的ROV导管推进器梢隙流动数值研究

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海洋工程 2020年第3期38卷 85-93页

作者：周彬赵敏万德成上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室上海200240

导管推进器是一种普遍应用于无人遥控潜水器(ROV)等潜器中的特种推进器。在桨叶与导管之间的梢隙中存在非常复杂的流动,本研究基于大涡模拟(LES)对导管推进器的梢隙流动进行了数值模拟分析。通过对时间步长的收敛性研究,建立两套基于不... 详细信息

导管推进器是一种普遍应用于无人遥控潜水器(ROV)等潜器中的特种推进器。在桨叶与导管之间的梢隙中存在非常复杂的流动,本研究基于大涡模拟(LES)对导管推进器的梢隙流动进行了数值模拟分析。通过对时间步长的收敛性研究,建立两套基于不同网格类型的计算模型。将计算与试验结果进行对比,比较两种不同类型网格模拟结果的差异,发现切割体网格能够更好地捕捉到泄涡的细节,并结合梢隙流场的原理分析了泄涡发展的过程,梢隙涡的驱动力是吸力面、压力面之间的压差。此外,随着进速系数增大,梢隙周向的涡管轴向分布范围减小,主泄涡发生位置延后,泄出涡的长度和数量都有所减少。

关键词：导管推进器梢隙流动大涡模拟无人遥控潜水器

基于RANS方法的导管推进器梢隙流动数值模拟

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中国舰船研究 2015年第5期10卷 83-91页

作者：阮华张志荣辛公正中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

以导管推进器为研究对象,采用雷诺时均纳维斯托克斯(RANS)方法对其梢隙流动进行数值模拟研究。通过对网格类型、湍流模型的适用性研究以及对梢部流场的研究探讨,初步建立了基于RANS梢隙流动的数值模拟方法;数值计算结果与实验结果吻合... 详细信息

以导管推进器为研究对象,采用雷诺时均纳维斯托克斯(RANS)方法对其梢隙流动进行数值模拟研究。通过对网格类型、湍流模型的适用性研究以及对梢部流场的研究探讨,初步建立了基于RANS梢隙流动的数值模拟方法;数值计算结果与实验结果吻合较好。对比分析发现,结构化网格与非结构化网格相比能捕捉到梢隙流动中更加细节的流场信息,如壁面边界层流动等,更适合于梢隙流动的数值模拟。3种湍流模型SST?k-ω,RNG?k-ε及RSM的计算结果基本一致,都能有效模拟梢隙流动。通过间隙区域流场分析发现,梢隙流动的驱动力主要是叶面与叶背之间的压差,受壁面边界层流动的影响。流体进入间隙时流动分离形成间隙分离涡,间隙泄漏流穿过间隙与吸力面侧流体相互作用,卷起形成梢隙涡,在约37.5%弦长位置处形成并附着在桨叶壁面发展,大约在75%弦长位置与桨叶分离进入尾流场中。研究获得了梢隙涡的起始、发展、脱落的变化过程。

关键词：导管推进器梢隙流动网格类型湍流模型机理分析

水下回转体艉线型对导管推进器性能影响的CFD分析

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水下回转体艉线型对导管推进器性能影响的CFD分析

第二十届全国水动力学研讨会

作者：黄国富黄振宇中国船舶科学研究中心中国船舶科学研究中心

运转于水下回转体尾部充分发展的厚边界层内的导管推进器与船尾之间存在强干扰作用．本研究发展了一种基于守恒型不可压缩 N-S 方程的高精度数值方法,通过求解带导管推进器水下回转体的整体三维流场来分析船尾／推进器间的强干扰作用．... 详细信息

运转于水下回转体尾部充分发展的厚边界层内的导管推进器与船尾之间存在强干扰作用．本研究发展了一种基于守恒型不可压缩 N-S 方程的高精度数值方法,通过求解带导管推进器水下回转体的整体三维流场来分析船尾／推进器间的强干扰作用．对不同尾部线型算例的计算分析结果表明：尾部胖瘦程度对于导管推进器的推进性有着重要影响,随着水下回转体尾部去流角的逐渐增大,船尾阻力先是平缓增加,而后至一定角度将迅速增加．故, 从推进性能考虑应将水下回转体的尾部去流角控制在适当范围内．

关键词：导管推进器水下回转体艉/桨干扰 CFD 推进性能

来源： cnki会议评论

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水下航行体导管推进器推力减额的数值预报

水下航行体导管推进器推力减额的数值预报

CFD在“机电一体化”导管桨性能分析及优化设计中的应用

第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会

作者：黄国富洪方文中国船舶科学研究中心上海分部中国船舶科学研究中心

运转于水下航行体尾部充分发展的厚边界层内的导管推进器与船艉之间存在强干扰作用。本研究基于二维轴对称体的RANS方程求解建立了一种水下航行体导管推进器推力减额的数值预报方法,其中导管内的螺旋桨由体积力代替。经多轮模型试验验证... 详细信息

运转于水下航行体尾部充分发展的厚边界层内的导管推进器与船艉之间存在强干扰作用。本研究基于二维轴对称体的RANS方程求解建立了一种水下航行体导管推进器推力减额的数值预报方法,其中导管内的螺旋桨由体积力代替。经多轮模型试验验证,该方法预报的推力减额结果与快速性模型试验结果吻合良好。

关键词：导管推进器推力减额数值模拟 CFD

来源： cnki会议评论

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机械工程学报 2010年第1期46卷 162-168页

作者：杨琼方王永生范露海军工程大学船舶与动力学院武汉430033 武汉理工大学交通学院武汉430063

将计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)应用于"机电一体化"导管桨水动力性能分析和优化设计的全过程。对某后置定子式导管推进器敞水性能进行计算,在大范围进速系数下计算推力系数和力矩系数均与试验值吻合良好,检验计算方... 详细信息

将计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)应用于"机电一体化"导管桨水动力性能分析和优化设计的全过程。对某后置定子式导管推进器敞水性能进行计算,在大范围进速系数下计算推力系数和力矩系数均与试验值吻合良好,检验计算方法的有效性。对初始设计导管桨水动力性能采用同样的方法进行计算,包括从流体力学的角度计算确定导管的主要尺寸,并结合网格类型和网格密度的影响分析了计算结果的有效性,分析设计工况下未缠绕线圈的环对间隙流场特征和导管、桨以及整体水动力性能的影响,提出将环变短变厚及相应改变叶片型值的改进设计思路,以改善间隙流动,提高敞水效率。对再设计导管桨设计工况和非设计工况性能进行计算,将环表面压力分布和导管桨推进性能与初始桨进行了比较,并利用水动力试验值再次检验了计算结果。结果表明:两次利用试验值校验计算值均吻合良好,说明将CFD用于导管推进器初始设计和分析是有效的。间隙径向距离大,间隙内泄压和局部滞止流动区域范围也大;环轴向距离长,环两端的间隙内流动旋涡程度也大。环的存在对导管桨导管产生推力是有利的,但对叶片产生推力是不利的,使导管桨敞水效率降低。再设计导管桨桨的推力系数比初始设计导管桨高、力矩系数低,敞水效率要高,说明改进方向正确。

关键词：船舶导管推进器 “机电一体化”导管桨数值模拟性能分析优化设计

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鱼雷推进性能的经验公式与计算流体力学预测

上海交通大学学报 2010年第1期44卷 124-129页

作者：杨琼方王永生刘凯海军工程大学船舶与动力工程学院武汉430033

采用理论预测和计算流体力学（CFD）2种方法对某型导管推进器的鱼雷推进性能和雷体、推进器的水动力性能进行预测分析．结果表明：在航速10．29～25．72m／s条件下，通过CFD计算的无附体雷体阻力系数与平板摩擦阻力系数和剩余阻力系数... 详细信息

采用理论预测和计算流体力学（CFD）2种方法对某型导管推进器的鱼雷推进性能和雷体、推进器的水动力性能进行预测分析．结果表明：在航速10．29～25．72m／s条件下，通过CFD计算的无附体雷体阻力系数与平板摩擦阻力系数和剩余阻力系数之和相差5．2％，即适用于雷型特征的阻力经验公式的精度较高；在进速系数为1．6～2．0时，导管推进器敞水性能曲线的CFD计算值与实验值较吻合，误差小于5％；通过CFD法计算的雷体尾流中推进器的推力、力矩和推进效率与适用于对转桨推进鱼雷经验公式的计算值相差均小于5％，说明适用于对转桨推进鱼雷的推进性能经验公式也适用于导管推进器．

关键词：鱼雷导管推进器推进性能经验公式计算流体力学

ROV矢量布置推进系统桨-桨干扰流场数值模拟

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ROV矢量布置推进系统桨-桨干扰流场数值模拟

作者：周彬上海交通大学

学位级别：硕士

多桨矢量布置是ROV（Remotely Operated Vehicle）推进系统的一种常见形式,各推进器之间的距离比较小,桨-桨干扰往往不能忽略。如何在设计时充分考虑桨-桨干扰导致的推力损失,对ROV推进系统设计具有十分重要的意义。本文通过数值计算研... 详细信息

多桨矢量布置是ROV（Remotely Operated Vehicle）推进系统的一种常见形式,各推进器之间的距离比较小,桨-桨干扰往往不能忽略。如何在设计时充分考虑桨-桨干扰导致的推力损失,对ROV推进系统设计具有十分重要的意义。本文通过数值计算研究了ROV典型矢量布置推进系统各推力影响因素对推力损失的贡献,并研究了系统设计时需要考虑的关键因素。本文首先进行了敞水条件下的单个导管推进器的数值计算,与敞水试验的对比结果显示数值计算具有较好的准确性,并在此基础上分析了梢隙流动的产生、发展和脱落的过程。随后,开展了双导管推进器联合作用的数值计算,首先对比了经验公式预报的结果与计算结果在不同偏转角下的差异,发现经验公式在10°以下偏转角时的预报结果与数值计算结果相比存在较大的偏差。然后分析了各桨轴向推力和ROV前向推力随偏转角变化的情况。最后,进行了“海龙三号”ROV四桨联合作用下的数值计算,分析了推力（单桨轴向与多桨前向）与偏转角、推进器转速和桨间距（横向间距和纵向间距）三个参数之间的关系,进一步研究发现:1)较小偏转角对桨-桨推力损失的影响大于较小桨间距所产生的影响;2)横向间距的变化对桨-桨推力损失的影响大于纵向间距变化所产生的影响;3)转速的变化仅对后桨推力损失产生比较明显的影响,对前桨的影响则不明显。综合以上结果,为ROV推进系统设计时如何考虑桨-桨干扰的影响提供了评估方法。

关键词： ROV 导管推进器梢隙流动矢量布置推进系统桨-桨干扰

同方学位论文库评论

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内河破冰船破冰方式及推进性能研究论证

内河破冰船破冰方式及推进性能研究论证

作者：朱思凯哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本次论文主要进行内河破冰船的破冰方式及推进性能的研究。内河破冰船在国内的研究中一直处于空白,随着经济的发展和需要,以及内河水域的需求,有针对性地对内河破冰船进行设计研究势在必行。在松花江水系,每年都要面临半年左右的冬季。... 详细信息

本次论文主要进行内河破冰船的破冰方式及推进性能的研究。内河破冰船在国内的研究中一直处于空白,随着经济的发展和需要,以及内河水域的需求,有针对性地对内河破冰船进行设计研究势在必行。在松花江水系,每年都要面临半年左右的冬季。对于高纬度地区而言,冬天航道的冰封严重制约着发展,尤其在每年的封江期和次年的开江期,航道过早的封冻给人们带来极大的不便。而且松花江流域内经常发生许多船只被困在冰层中的事故。为此,本次论文以大项子山、依兰航电枢纽为依托工程,研究河段通航中破冰船项目。在本次论文中主要包括两个方面,即破冰船破冰方式及推进性能的研究。破冰方式主要有连续破冰法和冲撞式破冰法。内河破冰船主要工作在封江初期和次年冰消融期,主要破冰厚度为300mm左右,主要采取连续破冰方式作为主要工作方式,满足工作的需求。在破冰船推进性能方面,主要采用导管螺旋桨作为主要推进器。在对松花江水系冰的性质进行实验研究的基础上对破冰船的阻力性能和推进性能进行研究。导管螺旋桨优势在于低航速时提供更大的推力和更高的推进效率,因此作为首要选择。对导管螺旋桨,采用固定式导管螺旋桨和Z型导管推进器两种方式,应用面元法,图谱法等对推进性能进行研究,同时与实验数据作对比。

关键词：破冰船破冰方式导管推进器 Z型推进器

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德国冲翼艇研制颇具特色

交通与运输 1994年第3期10卷 34-34页

作者：林

德国很早便开始研究冲翼艇技术,认准这种介于飞机与船舶之间的新型交通工具将大有发展前途。

关键词：起飞重量最大航速空气螺旋桨导管推进器纵向稳定性最大航程气动阻力总体布局小展弦比离水