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喷水推进泵内精细流场测试研究

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王俊范佘明蔡佑林朱华伦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

为研究喷水推进泵内复杂的精细流场结构，针对一典型喷水推进泵水力模型，采用PIV流场测试技术，在喷水推进泵内入口段、叶轮流道、导叶流道及导叶出口四个位置开展速度场的多工况测量，经图像处理及分析，得到了不同位置的速度场及流... 详细信息

为研究喷水推进泵内复杂的精细流场结构，针对一典型喷水推进泵水力模型，采用PIV流场测试技术，在喷水推进泵内入口段、叶轮流道、导叶流道及导叶出口四个位置开展速度场的多工况测量，经图像处理及分析，得到了不同位置的速度场及流场结构，并采用本征正交分解（POD）方法对导叶体出口处速度场进行能量分析。结果表明，小流量工况下，叶轮流道内存在由轮毂向轮缘的径向分速度，脉动速度增大；额定流量下，二次流和脉动速度减小，流场趋于均匀。导叶内流场受到叶轮出流影响，在小流量工况下出现了周期性的涡结构，额定流量下，能量快速衰减，没有明显的流动分离。本研究揭示了喷水推进泵内的速度场分布和能量分布规律，为喷水推进泵的水动力优化研究提供流场信息。

关键词：喷水推进精细流场测试 PIV POD

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喷水推进器进水流道格栅流固耦合特性研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 833-842页

作者：孙聪尹晓辉王建强王超王子佳郝磊哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 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

为了研究格栅部件对喷水推进船舶效率的影响,本文拟采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算,结合有限元方法和流固耦合理论,以STARCCM+和ABAQUS软件为工具,根据目前已知的格栅剖面设计方法,对目前格栅的... 详细信息

为了研究格栅部件对喷水推进船舶效率的影响,本文拟采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算,结合有限元方法和流固耦合理论,以STARCCM+和ABAQUS软件为工具,根据目前已知的格栅剖面设计方法,对目前格栅的剖面形式进行改进,形成新型对称剖面形式的格栅。基于上述计算流体力学与流固耦合计算方法对其进行周围流场、结构静力强度、结构动力强度进行计算与分析。结果表明:对称形式的格栅剖面对于降低格栅的变形与应力水平有一定的帮助,采用新型对称形式的剖面结构使格栅总体变形模式发生了变化,但是最大变形位置与最大应力出现在格栅的位置未发生明显变化,新型对称剖面形式格栅具有比较好的静强度与动强度特性,各栅条均匀承受流体载荷。

关键词：喷水推进器格栅分离涡模拟流固耦合强度分析脉动压力计算流体力学

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再制造技术国家级重点实验室开放基金(稳定支持)项目指南

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新技术新工艺 2024年第3期435卷 51-51,75页

作者：再制造技术国家级重点实验室再制造技术国家级重点实验室

为充分发挥再制造技术国家级重点实验室(以下简称“实验室”)国家级公共创新平台作用,吸纳国内优势科研力量参与稳定支持科研协同创新,设置实验室开放基金。开放基金围绕实验室重点研究方向和定位,汇聚国内优势力量开展再制造应用基础... 详细信息

为充分发挥再制造技术国家级重点实验室(以下简称“实验室”)国家级公共创新平台作用,吸纳国内优势科研力量参与稳定支持科研协同创新,设置实验室开放基金。开放基金围绕实验室重点研究方向和定位,汇聚国内优势力量开展再制造应用基础研究、基础研究和前沿技术研究,构建开放共享格局。

关键词：开放基金优势力量协同创新再制造技术项目指南开放共享应用基础研究科研力量

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一种系列化喷水推进装置的快速选型方法

舰船科学技术 2024年第11期46卷 92-97页

作者：孟堃宇吕宁喷水推进技术重点实验室上海200011 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

船用喷水推进装置通常采用系列化的供货模式。喷水推进供货商依据提供的船舶主尺度、航速、动力系统等输入参数,通过船-机-泵匹配理论从系列化喷水推进产品中选择一型以满足需求。本文提出一种基于系列化喷水推进装置的快速选型方法,在... 详细信息

船用喷水推进装置通常采用系列化的供货模式。喷水推进供货商依据提供的船舶主尺度、航速、动力系统等输入参数,通过船-机-泵匹配理论从系列化喷水推进产品中选择一型以满足需求。本文提出一种基于系列化喷水推进装置的快速选型方法,在仅已知设计航速和主机功率的条件下可快速选择适当的系列化喷水推进规格。本文方法适用于船舶的前期论证和方案设计阶段,船东或设计人员能利用本方法和喷水推进产品样本来实现快速选型。系列化快速选型的结果经分析误差较小,能够满足工程应用的需求。

关键词：喷水推进系列化快速选型船-机-泵匹配

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喷水推进船操纵运动数学建模仿真分析

水动力学研究与进展（A辑） 2024年第1期39卷 46-51页

作者：刘小健侯珂吴永顺杨素军喷水推进技术重点实验室上海200011 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011 上海市船舶工程重点实验室上海200011 上海海迅机电工程有限公司上海200011

喷水推进船具有高航速、浅吃水等特点,回转性能优越。该文以喷泵和喷水推进船为研究对象,首先采用称重法,开展喷泵流量标定试验;而后基于裸船体和带四个喷泵的船体,开展水池中约束模平面运动机构模型试验,如斜航运动、横荡运动、摇首运... 详细信息

喷水推进船具有高航速、浅吃水等特点,回转性能优越。该文以喷泵和喷水推进船为研究对象,首先采用称重法,开展喷泵流量标定试验;而后基于裸船体和带四个喷泵的船体,开展水池中约束模平面运动机构模型试验,如斜航运动、横荡运动、摇首运动及自航操舵试验等,获取船体水动力和喷口流量;再采用最小二乘法,回归分析得到相关的水动力导数,建立整体式和分离式操纵运动数学模型,编制喷水推进船的操纵运动程序,数值模拟30°回转运动和10°/10°z形试验,并与外场自由自航模操纵性进行比较。数值模拟结果显示:通过整体式运动数学模型和分离式运动数学方法,战术直径误差在5.5%以内,第一超越角误差为2°左右,这两种方法都能较好地吻合模型试验结果。相较而言,基于整体式运动数学模型的模型试验或CFD数值计算的难度更高且经济成本较大,而在实际工程数值模拟中,基于分离式运动数学模型的数值模拟更容易实施。

关键词：喷水推进操纵整体式运动数学模型分离式运动数学模型

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高冰级螺旋桨疲劳强度研究

中国造船 2024年第2期65卷 1-14页

作者：王建强周旻丁举孙慧王金宝上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011 喷水推进技术重点实验室上海200011 上海中船船舶设计技术国家工程研究中心有限公司上海200011

以某PC2冰级螺旋桨为研究对象,将IACS规范中2组交变冰载荷工况的静强度有限元计算数据为输入,分析螺旋桨在应力频率谱和累积疲劳损伤率(MDR)这2种疲劳准则下的疲劳性能,提出了一种合理和可行的冰区螺旋桨疲劳强度计算方法,并分析了螺旋... 详细信息

以某PC2冰级螺旋桨为研究对象,将IACS规范中2组交变冰载荷工况的静强度有限元计算数据为输入,分析螺旋桨在应力频率谱和累积疲劳损伤率(MDR)这2种疲劳准则下的疲劳性能,提出了一种合理和可行的冰区螺旋桨疲劳强度计算方法,并分析了螺旋桨侧斜、纵斜、剖面型式及平均应力修正理论对冰载荷作用下螺旋桨疲劳性能的影响。研究表明:对于非大侧斜桨,正侧斜角和正纵斜角均对疲劳性能有利;导缘和随缘加厚的冰区翼型能显著改善疲劳性能,有利于在保证疲劳强度的情况下实现冰区螺旋桨的轻量化;相对于传统的修正理论,IACS推荐的平均应力修正理论偏于保守。论文提出的冰区螺旋桨疲劳强度计算方法得到了“雪龙2”号实船走航监测数据的验证。

关键词：冰区螺旋桨疲劳 MDR 平均应力修正

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喷水推进动力定位推力分配方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 66-71页

作者：徐海祥余克宇余文曌魏跃峰武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力学院湖北武汉430063 中国船舶及海洋工程设计院喷水推进技术重点实验室上海200011

针对喷水推进器模型复杂非线性约束下的推力分配问题,提出了一种区域二次规划方法.将喷水推进器纵向推力的瞬时反向特性视为动态可行域的空间不完全对称变化,根据预求解的结果和所设计的区域分配逻辑,得到局部可行的初值和更为准确的求... 详细信息

针对喷水推进器模型复杂非线性约束下的推力分配问题,提出了一种区域二次规划方法.将喷水推进器纵向推力的瞬时反向特性视为动态可行域的空间不完全对称变化,根据预求解的结果和所设计的区域分配逻辑,得到局部可行的初值和更为准确的求解可行域并保持其凸性,结合组合偏置优化求解算法最终可以得到满足船舶作业需求的最优分配结果.以一艘装配喷水推进器的动力定位船舶为研究对象进行了仿真验证,结果表明:该算法能够有效地实现推力分配,并且相较于传统迭代优化分配算法,求解精度和收敛速度都得到了较大的提升.

关键词：动力定位喷水推进器推力分配区域二次规划非线性约束

混流式喷水推进泵空化流动及其诱导振动特性的试验研究

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振动与冲击 2024年第2期43卷 42-51页

作者：龚波张正川尹俊连许锐李宁王德忠上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所喷水推进技术重点实验室上海200111

为了研究喷水推进泵内非定常空化流动及其诱导的振动特征,搭建了高速摄像与数字信号同步测量平台。对不同空化程度下的泵内空化流动、压力脉动信号、振动信号进行了采集和分析。引入经验模态分解及希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transfo... 详细信息

为了研究喷水推进泵内非定常空化流动及其诱导的振动特征,搭建了高速摄像与数字信号同步测量平台。对不同空化程度下的泵内空化流动、压力脉动信号、振动信号进行了采集和分析。引入经验模态分解及希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)对振动信号进行了处理和分析。试验表明:喷水推进泵叶顶区出现了叶顶间隙空化和叶顶泄露涡空化等空化现象;随着空化程度的加剧,叶顶区的空化结构先由丝状逐渐连接成薄片状,继而发展为云状;快速旋转的空化云会呈现出极不稳定状态,尾部发生脱落形成垂直空化涡(perpendicular cavitating vortices,PCVs);小尺度的垂直空化涡消散在流道中部;随着空化程度的进一步加剧,垂直空化涡尺度增大并向相邻叶片的压力面运动,造成喷水推进泵性能的下降。空化程度加剧对应的流动结构特征会导致压力脉动产生相应的变化,从而诱导振动的增加。经验模态分解和HHT结果显示片状空化及大尺度云空泡溃灭时会诱导高频区的宽频振动增大;空化云尾缘的低频脱落会产生垂直空化涡,诱导低频的压力脉动和振动的快速增加。希尔伯特边际谱上高频幅值,叶频和轴频幅值的变化特征可在一定程度上用来反映泵内的流动状态。

关键词：喷水推进泵试验研究空化流动结构振动希尔伯特黄变换(HHT)

2024年智能制造技术教育部重点实验室开放课题申请指南

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新技术新工艺 2024年第1期433卷 68-68,76页

作者：智能制造技术教育部重点实验室智能制造技术教育部重点实验室

汕头大学智能制造技术教育部重点实验室于2000年8月纳入教育部重点实验室建设计划,2002年经教育部专家现场评估获批成为教育部重点实验室。实验室瞄准国际智能制造技术发展方向,围绕国家智能制造标准体系建设指南,根据国家、广东省和粤... 详细信息

汕头大学智能制造技术教育部重点实验室于2000年8月纳入教育部重点实验室建设计划,2002年经教育部专家现场评估获批成为教育部重点实验室。实验室瞄准国际智能制造技术发展方向,围绕国家智能制造标准体系建设指南,根据国家、广东省和粤东地区发展要求和制造业需求,特别是粤东地区大力发展的“三新两特一大”产业发展(新能源、新材料、新一代电子信息三个战略性新兴产业,纺织服装、玩具创意两个特色优势传统以及一个大健康产业),以利用智能化技术提升区域制造业技术水平为目标,开展智能设计、智能感知、增材制造、智能运维等相关基础科学问题研究和关键技术攻关。

关键词：战略性新兴产业智能制造技术标准体系建设现场评估智能感知电子信息关键技术攻关智能设计