检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：周威南京工业大学

学位级别：硕士

目前螺旋桨设计使用最广的一种方法是应用螺旋桨模型系列敞水试验结果绘制的各种螺旋桨设计图谱进行设计，设计的螺旋桨安全余量偏大，不仅增加了螺旋桨的生产成本，而且还会影响螺旋桨的推进性能，计算量大且设计过程繁琐。此外，如何... 详细信息

目前螺旋桨设计使用最广的一种方法是应用螺旋桨模型系列敞水试验结果绘制的各种螺旋桨设计图谱进行设计，设计的螺旋桨安全余量偏大，不仅增加了螺旋桨的生产成本，而且还会影响螺旋桨的推进性能，计算量大且设计过程繁琐。此外，如何通过已知的螺旋桨参数表和型值表来得到螺旋桨的三维模型是影响螺旋桨制造精度的一个非常重要的步骤，传统的螺旋桨绘图/建模方法通过手工绘制，不仅耗时，而且精度不高。论文针对螺旋桨敞水效率优化计算以及螺旋桨叶片三维坐标的计算开展了一些工作，所做的工作以及结论如下:\n (1)针对船用螺旋桨敞水效率的影响因素，在详细分析螺旋桨效率限制条件的情况下，建立螺旋桨敞水性能的优化设计数学模型，在满足空泡性、螺旋桨推力、船舶进速、结构安全余度等的前提下，力求使螺旋桨的推进效率最高。以影响螺旋桨推进效率的主要因素（桨叶数、直径大小、螺距比、盘面比）作为变量，以动力条件、扭矩系数、转矩系数以及不发生空泡条件等作为约束条件，进行数学建模，先将给出的螺旋桨有效马力曲线，用matlab进行拟合，获得所需要的公式，代入所建立的优化模型，再用遗传算法对所建立的螺旋桨优化设计模型进行求解。最后通过计算实例进行验证，实例表明，利用多岛遗传算法优化设计得到的效率，比传统的图谱设计结果要高4.5％左右。\n (2)对螺旋桨敞水效率优化计算进行数值实验研究，探讨了多岛遗传算法中各主要参数（例如子种群数、岛的数量、进化代数、交叉率、变异率、岛间迁移率等）对于其求解结果（收敛速度、结果）的影响，以保证算法在优化螺旋桨设计问题时，能够得到比较好的结果。经过实验发现，当子种群数量、进化代数偏小，即计算次数偏小时，由于算法还没有收敛，所得结果具有较大的不确定性，不易得到最优解;当子种群数量、进化代数过大时，由于算法在到达总计算次数之前已经收敛并得到最优解，浪费了计算机的工作时间;更大或者更小的岛间迁移率，可能会导致优秀基因的丢失或不易获得，从而不利于优化结果;交叉概率越高，新结构引入群体就越快，丢失已经获得的优良基因结构的速度也随之升高，而交叉概率太低则会产生搜索阻滞的现象;变异概率也一样，数值太小，可能会无法获得更优的基因，而变异概率太高，则会使优秀基因的丢失速度加快，导致遗传搜索变成随机搜索。\n (3)论文对螺旋桨三维坐标计算进行了探讨。基于螺旋桨二维剖面型值坐标与三维空间坐标的投影转换、倾角等参数关系，在考虑了剖面伸展轮廓、螺距角的旋转、螺旋桨纵斜等因素的情况下，逐步推导并最终得到螺旋桨三维坐标计算公式。然后探讨了螺旋桨三维坐标计算的计算机实现，利用计算机程序来解决螺旋桨复杂的空间点坐标计算以及生成问题，利用螺旋桨直径、螺距比、盘面比以及螺旋桨桨叶的二维型值等参数，即可获得所需要的螺旋桨各个叶切面的各个离散点的全部型值点三维坐标文件。并将所得的螺旋桨三维型值点坐标应用于螺旋桨数控加工仿真中。实例表明，这种建模方法不仅给数控加工提供了更高精度的螺旋桨三维建模，而且大大缩短了螺旋桨三维建模的周期，提高了螺旋桨设计效率。

关键词：船用螺旋桨敞水效率遗传算法优化设计三维建模

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舵球对螺旋桨敞水效率的影响

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交通部上海船舶运输科学研究所学报 1994年第1期17卷 6-14页

作者：裴为民杨怀蜀交通部上海船舶运输科学研究所性能室

以一套模型桨和４只几何相似的舵球相互组合的试验，探讨了不同的桨、舵球间距和舵球尺度对螺旋桨敞水效率的影响。试验结果表明，桨、舵球间距的变化对螺旋桨敞水效率的影响是明显的。在舵上安装舵球后一般可使螺旋桨的敞水效率提高３... 详细信息

以一套模型桨和４只几何相似的舵球相互组合的试验，探讨了不同的桨、舵球间距和舵球尺度对螺旋桨敞水效率的影响。试验结果表明，桨、舵球间距的变化对螺旋桨敞水效率的影响是明显的。在舵上安装舵球后一般可使螺旋桨的敞水效率提高３％～５％。若舵球位置安装适当，可使原有的毂涡消失，考虑到螺旋桨后带舵时，它的敞水效率将发生变化。因此，在进行船模自航试验数据分析时，应考虑舵对螺旋桨敞水效率带来的影响而给予适当的修正。

关键词：船舶附体节能装置舵球螺旋桨敞水效率

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泵喷推进器空化特性数值分析

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上海交通大学学报 2014年第8期48卷 1059-1064页

作者：施瑶潘光王鹏杜晓旭西北工业大学航海学院水下航行器研究所西安710072

利用基于Rayleigh-Plesset方程均质多相模型和滑移网格技术,对某泵喷推进器进行了三维全通道定常湍流计算,得到了其在空化条件下的性能特征.分析了转速、空泡数和进流速度对泵喷推进器的空化特性的影响.计算结果表明,泵喷推进器叶片发... 详细信息

利用基于Rayleigh-Plesset方程均质多相模型和滑移网格技术,对某泵喷推进器进行了三维全通道定常湍流计算,得到了其在空化条件下的性能特征.分析了转速、空泡数和进流速度对泵喷推进器的空化特性的影响.计算结果表明,泵喷推进器叶片发生空化时,推进器的推力和转矩明显下降,进而引起敞水效率的降低且降低幅度达15%以上;同一空化数下,随着转速的增加,泵喷推进器叶片的空化现象趋于明显;同一转速下,空化数越小,空化现象越显著,当空化数大于某一个特定值时,叶片的空化现象消失.

关键词：泵喷推进器空化特性数值分析滑移网格敞水效率

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无轴泵喷推进器敞水特性

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兵工学报 2021年第4期42卷 835-841页

作者：祝昊靳栓宝王东王公宝魏应三胡鹏飞武星宇何升阳胡风革海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室湖北武汉430033

无轴泵喷推进器是一种新型集成电机推进装置,其融合了无轴推进和泵喷推进技术的特点。为研究无轴泵喷推进器与常规推进器的水动力性能差异,采用流体数值计算手段,对比分析某无轴泵喷推进器样机与机械式泵喷推进器、E779A螺旋桨的水动力... 详细信息

无轴泵喷推进器是一种新型集成电机推进装置,其融合了无轴推进和泵喷推进技术的特点。为研究无轴泵喷推进器与常规推进器的水动力性能差异,采用流体数值计算手段,对比分析某无轴泵喷推进器样机与机械式泵喷推进器、E779A螺旋桨的水动力性能,并分析无轴泵喷推进器水动力效率的定义方式。通过设计的试验台架完成了无轴泵喷推进器样机的性能测试,并验证了数值计算结果的有效性。研究结果表明,无轴泵喷推进器最高敞水效率达到了0.662,低于常规螺旋桨,但其高效的进速系数区间远大于常规螺旋桨,能够在更多的工况下高效运行。

关键词：无轴泵喷推进器水动力性能数值计算敞水效率水动力试验

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调距桨的桨叶畸变对其水动力性能的影响分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第6期43卷 48-54页

作者：王国亮王超黄胜王靖涵哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了研究调距桨的桨叶畸变规律和畸变对桨水动力性能的影响,采用面元法对调距桨不同调距角下的畸变和水动力性能进行了计算和分析.首先,以JDC7004桨为对象,计算了其在调距角为0°时的水动力性能,并将计算结果与实验值对比,验证了计... 详细信息

为了研究调距桨的桨叶畸变规律和畸变对桨水动力性能的影响,采用面元法对调距桨不同调距角下的畸变和水动力性能进行了计算和分析.首先,以JDC7004桨为对象,计算了其在调距角为0°时的水动力性能,并将计算结果与实验值对比,验证了计算方法的准确性;然后,采用坐标变换原理模拟了叶元体的畸变,结合面元法计算了畸变后叶元体的压力系数分布,进而求解了发生畸变和不发生畸变两种情况下桨的推力、转矩、转叶力矩和敞水效率,并对比分析了畸变对水动力性能的影响;最后,探讨了调距桨的侧斜角、纵倾角和盘面比对叶元体的畸变影响.结果表明:正车和倒车工况引起的桨叶畸变对叶元体表面压力分布和桨的各水动力系数的影响规律并不相同,对空泡性能的影响截然相反;畸变对桨叶的转叶力矩的影响较小,对敞水效率的影响较大,设计阶段考虑畸变有利于改善调距桨的水动力性能.

关键词：调距桨桨叶畸变转叶力矩水动力性能敞水效率

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考虑非设计工况的螺旋桨优化设计方法

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哈尔滨工程大学学报 2015年第12期36卷 1544-1548页

作者：常欣孙帅王超莫涛哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

为提高螺旋桨的性能,研究了考虑非设计工况时螺旋桨效率的优化设计方法。以母型桨设计进速周围多个进速点对应的敞水效率为目标函数,以螺距比的径向分布为优化变量,以推力、扭矩和空泡性能为约束条件建立优化数学模型。通过对不同工况... 详细信息

为提高螺旋桨的性能,研究了考虑非设计工况时螺旋桨效率的优化设计方法。以母型桨设计进速周围多个进速点对应的敞水效率为目标函数,以螺距比的径向分布为优化变量,以推力、扭矩和空泡性能为约束条件建立优化数学模型。通过对不同工况的效率值设置权重并进行加权求和的方法,将多目标优化模型转变为单目标优化模型,利用面元法求解螺旋桨的水动力性能,应用柏利尔商船限界线表达空泡性能,基于简单遗传算法对模型进行求解,得到了优化后的螺旋桨螺距比的径向分布,将考虑非设计工况与考虑设计工况下的优化结果进行了对比。对比结果表明,由于船舶航行时航速的变化,仅考虑设计工况下进行螺旋桨优化往往达不到预期的节能效果,需要综合考虑设计航速周围多个工况点对应的效率。

关键词：螺旋桨优化优化设计非设计工况权重简单遗传算法螺距比分布敞水效率

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基于神经网络的螺旋桨敞水性能预测

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南京工业大学学报（自然科学版） 2022年第3期44卷 291-297页

作者：翟鑫钰陆金桂南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京211800

为了快速预测螺旋桨的敞水性能,提出了一种基于神经网络的螺旋桨敞水性能预测方法。首先,采用CFD软件进行螺旋桨敞水性能数值计算;然后,将计算所得的42组数据作为学习样本,随机选择其中的80%作为误差反向传播算法(BP)神经网络模型的训练... 详细信息

为了快速预测螺旋桨的敞水性能,提出了一种基于神经网络的螺旋桨敞水性能预测方法。首先,采用CFD软件进行螺旋桨敞水性能数值计算;然后,将计算所得的42组数据作为学习样本,随机选择其中的80%作为误差反向传播算法(BP)神经网络模型的训练集,其余20%作为验证集;最后,通过数值实验来研究神经网络的隐含层节点数、学习精度和神经网络模型准确性之间的关系,以获取准确性最高的神经网络模型。以AU型5叶螺旋桨的敞水效率实验结果来验证神经网络预测结果的准确性,结果表明:神经网络预测值的平均相对误差为2.8%,可满足快速、准确预测敞水性能的要求。

关键词：螺旋桨敞水效率 CFD数值计算神经网络性能预测

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基于CFD扇翼推进器敞水性能预报分析

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舰船科学技术 2021年第23期43卷 94-98页

作者：刘乐渠继东邢福郑志恒中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 深海载人装备国家重点实验室江苏无锡214082

为解决现有水下潜器系统组成复杂、丢失后难以搜寻等问题,借鉴扇翼飞行器理念,提出扇翼推进水下潜器的新概念,弥补现有水下潜器的不足。针对扇翼推进水下潜器的核心装置扇翼推进器的敞水性能问题,运用CFD方法对比分析了一定的来流速度下... 详细信息

为解决现有水下潜器系统组成复杂、丢失后难以搜寻等问题,借鉴扇翼飞行器理念,提出扇翼推进水下潜器的新概念,弥补现有水下潜器的不足。针对扇翼推进水下潜器的核心装置扇翼推进器的敞水性能问题,运用CFD方法对比分析了一定的来流速度下,扇翼推进器和可倾斜轴导管桨在定深直航工况下,产生同等负升力和推力条件下的敞水效率。结果表明应用在高升推比的水下潜器上时,扇翼推进器的敞水效率远高于可倾斜轴导管桨,一定程度上论证了扇翼推进水下潜器概念方案的可行性。

关键词：扇翼推进器敞水效率负升力推力升推比

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基于侧斜的螺旋桨优化设计

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船舶工程 2016年第S2期38卷 148-151页

作者：任万龙郝宗睿周忠海张浩刘英和山东省科学院海洋仪器仪表所山东青岛266001

螺旋桨的螺距、纵倾、侧斜、剖面参数等众多几何参数综合决定着螺旋桨的水动力性能,在进行螺旋桨优化设计的过程中,需要以这些参数为优化变量进行优化。文章以粒子群算法为工具,基于面元法理论,以侧斜为优化变量,推力系数为限制条件,敞... 详细信息

螺旋桨的螺距、纵倾、侧斜、剖面参数等众多几何参数综合决定着螺旋桨的水动力性能,在进行螺旋桨优化设计的过程中,需要以这些参数为优化变量进行优化。文章以粒子群算法为工具,基于面元法理论,以侧斜为优化变量,推力系数为限制条件,敞水效率为优化目标,对螺旋桨进行优化设计。侧斜用贝塞尔曲线拟合方式进行表达,给定一定的变化范围,符合优化过程中的实际变化。对优化结果进行分析,螺旋桨敞水效率提高,同时改善了桨叶表面的压力分布,有利于延迟空泡的产生;优化桨在0-1的进速中敞水效率均比原桨提高。

关键词：侧斜粒子群算法面元法螺旋桨敞水效率推力系数

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动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术

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舰船科学技术 2024年第9期46卷 151-155页

作者：柯金丁江苏海事职业技术学院江苏南京211170

为提高推进器推进效率,降低能耗,改善动力定位船舶的稳定性,提出动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术。构建动力定位船舶推进器实验模型,采用柔性密封结构处理推进器圆环外壁与导管凹槽区域,计算动力定位船舶推进器叶轮、转子轮... 详细信息

为提高推进器推进效率,降低能耗,改善动力定位船舶的稳定性,提出动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制技术。构建动力定位船舶推进器实验模型,采用柔性密封结构处理推进器圆环外壁与导管凹槽区域,计算动力定位船舶推进器叶轮、转子轮缘的输出功率,采用无量纲方式处理动力定位船舶推进器间隙流动损耗,计算推进器水动力参数,获取推进器轴系振动加速度频谱特征,实现动力定位船舶推进器间隙流动自适应控制。实验结果表明,间隙尺寸越大,推进器敞水效率越低;柔性密封结构可实现推进器间隙流动控制,增大推进器转子推力系数、扭矩系数,同时不会对推进器敞水效率造成影响;所研究技术使推进器转子轴向、横向加速度幅值明显下降;轮缘长度较大的轮缘间隙结构方案,间隙流动损耗更大。

关键词：动力定位船舶推进器间隙流动柔性密封结构正交试验敞水效率

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