检索结果-内蒙古大学图书馆

船舶力学 2025年第1期29卷 53-62页

作者：张恒汲国瑞邱继涛蔡佑林中国船舶及海洋工程设计研究院上海201100 喷水推进技术重点实验室上海200011

浸没式喷水推进是常规艉板式喷水推进的一种衍变型式,其流道与船体高度耦合,船泵耦合流场更复杂。针对浸没式喷水推进技术发展需求,首次构建浸没式喷水推进控制体与力学模型,并开展其与常规艉板式的差别分析。然后针对同一型船、同一型... 详细信息

浸没式喷水推进是常规艉板式喷水推进的一种衍变型式,其流道与船体高度耦合,船泵耦合流场更复杂。针对浸没式喷水推进技术发展需求,首次构建浸没式喷水推进控制体与力学模型,并开展其与常规艉板式的差别分析。然后针对同一型船、同一型推进泵,在设计航速点开展两种推进形式的船泵一体化多自由度运动数值计算分析。对比结果表明:浸没式喷水推进获流区面积更大,流道效率更高,对船体姿态影响小,浸没式喷水推进推力减额分数较大且为正值。

关键词：浸没式喷水推进推力减额进口流道 CFD

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浸没式喷水推进船模快速性试验研究与推进性能分析

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船舶力学 2024年第10期28卷 1496-1506页

作者：江佳炳丁江明武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 武汉理工大学海南研究院海南三亚572000

本文针对一型浸没式喷水推进船模和一型螺旋桨对标母型船模,开展推进器敞水试验、船体阻力试验与自航试验研究,系统分析两种推进方式对应的推进器本体、“船体-推进器”系统推进性能的差异与变化特性。研究结果表明:(1)浸没式喷水推进... 详细信息

本文针对一型浸没式喷水推进船模和一型螺旋桨对标母型船模,开展推进器敞水试验、船体阻力试验与自航试验研究,系统分析两种推进方式对应的推进器本体、“船体-推进器”系统推进性能的差异与变化特性。研究结果表明:(1)浸没式喷水推进器模型尺度下的敞水效率与螺旋桨相当,最高效率达到0.72,且高效工况区范围更宽;(2)相较螺旋桨推进船,浸没式喷水推进船的艉部附体少、布置简洁,显著减小了附体引起的船体阻力增加;(3)浸没式喷水推进船模在Fr=0.20与Fr=0.26二种典型工况自航条件下的推进效率分别为64.7%和66.1%,分别高出螺旋桨推进对标船模1.2和5.3个百分点,对应于浸没式喷水推进器的主机功率较螺旋桨分别下降9.41%和15.4%,浸没式喷水推进船具有更好的快速性与节能效果。该研究可为高效低噪的高速排水型船舶新型泵类推进器研制及“船体-推进器”一体化优化设计提供有益的技术参考。

关键词：船舶浸没式喷水推进快速性模型试验

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基于自适应网格技术的浸没式喷水推进尾流场CFD研究

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中国造船 2024年第4期65卷 242-249页

作者：张恒孙翀蔡佑林王宗龙中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

以自主研发的弱尾迹浸没式喷水推进系统为研究对象,应用CFD方法,将自适应网格(AMR)技术与流体体积模型耦合,开展数值模拟,探索该技术应用于喷水推进船舶自航的可行性。将仿真结果与模型试验数据进行比较,表明基于AMR技术的喷水推进船舶... 详细信息

以自主研发的弱尾迹浸没式喷水推进系统为研究对象,应用CFD方法,将自适应网格(AMR)技术与流体体积模型耦合,开展数值模拟,探索该技术应用于喷水推进船舶自航的可行性。将仿真结果与模型试验数据进行比较,表明基于AMR技术的喷水推进船舶自航模拟方法可获得较高的精度,能大范围捕获流场信息,且选取的浸没式喷水推进器在中低航速时能有效抑制尾迹。

关键词：浸没式喷水推进自适应网格尾流场计算流体力学

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浸没式喷水推进器壳体阻力特性及内部回流研究

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流体机械 2024年第9期52卷 66-73页

作者：王一璠王海民上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市多相流与传热重点实验室上海200093

针对典型的浸没式喷水推进器壳体,为了分析单一壳体与船体-壳体一体化结构下的阻力特性,以及涡流发生器对改善壳体内部流动分离的影响,重点分析了涡流发生器的安装方向和角度对流动控制的影响。结果表明,船体底板结构对壳体-船体结合后... 详细信息

针对典型的浸没式喷水推进器壳体,为了分析单一壳体与船体-壳体一体化结构下的阻力特性,以及涡流发生器对改善壳体内部流动分离的影响,重点分析了涡流发生器的安装方向和角度对流动控制的影响。结果表明,船体底板结构对壳体-船体结合后的阻力特性产生显著影响,壳体压力损失系数在15 m/s的来流工况下从3.42增加到3.73;采用发散布置的涡流发生器能有效抑制壳体内部上方的流动分离,并将壳体外壁的压差阻力降低了58.4%,显著提升了壳体阻力性能;适当的涡流发生器安装角度(15°)不仅能有效控制壳体内部流动分离,而且在保持进口流场均匀性的同时显著提升壳体的阻力性能。研究结果为浸没式喷水推进系统的设计提供了理论依据。

关键词：浸没式喷水推进壳体阻力特性内部流动分离涡流发生器

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浸没式喷水推进内河运输船舶推进性能研究

浸没式喷水推进内河运输船舶推进性能研究

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作者：吕宁武汉理工大学

学位级别：硕士

长江经济带的快速发展促进了内河货运需求的迅速增长,推动着内河运输船舶向大型化方向发展。船舶吨位的不断增大意味着需要更大直径的螺旋桨来提供足够的推力。但由于内河航道水深的限制,船舶吃水有限,难以为大直径螺旋桨提供足够的艉... 详细信息

长江经济带的快速发展促进了内河货运需求的迅速增长,推动着内河运输船舶向大型化方向发展。船舶吨位的不断增大意味着需要更大直径的螺旋桨来提供足够的推力。但由于内河航道水深的限制,船舶吃水有限,难以为大直径螺旋桨提供足够的艉部空间,这在一定程度上限制了内河运输船舶向大型化发展。与传统的螺旋桨推进方式相比,喷水推进具有更大的功率密度,同等直径条件下可吸收更大的推进功率,具备为大型内河运输船舶提供足够推力的潜在优势,并避免推进器浅水中触底搁浅的风险。此外,喷水推进器旋转的叶轮被导管包围,既能减小环境对推进器的影响,还能有效降低高速旋转的推进器对水下环境的干扰以及对水中生物的伤害。因此,本论文以探索浸没式喷水推进技术在内河运输船舶上的应用为目的,开展了浸没式喷水推进内河运输船舶的船型参数化设计、阻力性能优化、船泵相互作用特性以及推进性能评估等研究工作。本文首先以某双桨内河运输船为母型船,结合中低速内河运输船的艉部型线特点,通过多条纵向和横向特征参数曲线,构建了船艉整体形状,研究了浸没式喷水推进船舶的船艉整体构型方法;根据浸没式喷水推进器的结构及水动力性能特点,定义了槽道长度、宽度等参数,研究了浸没式喷水推进器进流槽道的构型方法;在此基础上构建了船艉型线、推进器进流槽道以及船艉型线与推进器进流槽道之间的参数化拓扑方式,建立了浸没式喷水推进内河运输船舶参数化设计方法,为后续的船型优化提供便捷的船型构建手段。然后,本文针对浸没式喷水推进内河运输船舶参数化船型,采用CFD数值计算手段,基于RANS方法、有限体积方法和动网格技术,在模型尺度下开展了船体阻力性能优化研究。针对艉封板浸入水线面深度、流道长度等主要船型参数,本文采取单参数变化的方式,开展了船型参数对阻力性能的影响程度研究;根据阻力性能对各参数的敏感程度,缩小参数的数量和范围,基于粘性流理论,采用SHERPA算法针对船体阻力性能开展了船型优化;得到了一型满足浸没式喷水推进要求、阻力性能优良的船型。阻力优化后,设计航速下船模阻力下降11.2%。针对阻力优化后的船型,本文采用CFD数值计算方法,在模型尺度下,从船体与推进器配合方式、船体线型以及推进器导管长度三方面分别研究了浸没式喷水推进内河运输船舶自航推进性能以及船泵之间的相互作用特性。根据船泵相互作用机理,本文开展了船模自航推进性能的优化改进方案研究,得到了一型阻力与推进性能优良的船型。设计工况下,改进方案船型的船模自航推进效率提高5.7%,推进器收到功率降低了4.6%。基于最终改进后的船型,在考虑内河航道尺寸的情况下,本文开展了浅水效应对浸没式喷水推进内河运输船阻力与推进性能的影响程度研究,分析了浅水对该船型船泵相互作用特性的影响。在设计工况下,与无限水深相比,对应实船航道水深9m时,船模自航推进效率下降1.31%,该船型的浅水效应较小。为了评估浸没式喷水推进内河运输船舶的推进性能相比螺旋桨推进的优势,本文从无限水深下的自航推进性能、浅水工况下的裸船阻力与自航推进性能、无限水深下的自航船模艉流场压力脉动等三方面,对浸没式喷水推进内河运输船与螺旋桨母型船的船模水动力特性进行了对比分析。对应实船航速6kn至14kn的无限水深工况下,浸没式喷水推进船的船模推进效率比高于螺旋桨母型船,但由于其船体与推进器流场的强相互作用,船模的船身效率较低。在对应实船航速12kn、航道水深9m的浅水工况下,浸没式喷水推进船与螺旋桨船的船模推进效率相比无限水深工况分别下降1.31%和3.92%,浸没式喷水推进船的浅水效应更小。与螺旋桨船相比,对应实船航速12kn的工况时浸没式喷水推进船模的推进器轴向脉动力频谱峰值更高,但艉流更均匀、流场压力脉动更小。结合实船快速性理论预报方法,本文开展了浸没式喷水推进内河运输船舶的实船推进性能预报。与两型现有内河运输船舶相比,在主机功率与海军系数等方面,浸没式喷水推进内河运输船舶的推进性能有所提高。通过上述研究工作,本文建立了适用于浸没式喷水推进器安装的参数化船型构建方法,分析了船型参数对阻力性能的影响程度,探索了浸没式喷水推进船舶的船泵相互作用特性。基于此,本文提出了一种高效率、浅水型的中低速浸没式喷水推进内河运输船舶方案,可为喷水推进器的应用拓展和内河运输船舶推进方式的发展提供新思路和新途径方面的参考。

关键词：内河运输船舶浸没式喷水推进参数化设计计算流体力学推进性能

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排水型中高速船浸没式喷水推进方案研究

排水型中高速船浸没式喷水推进方案研究

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作者：王涵奇武汉理工大学

学位级别：硕士

当前,中高速排水型船舶在军用和民用领域主要采用螺旋桨推进,在推进效率以及推进系统振动噪声方面的提升趋于瓶颈。为了在推进效率和振动噪声综合性能方面寻求新的突破,有必要针对中高速排水型船舶开展其他推进方式的一些探索研究。浸... 详细信息

当前,中高速排水型船舶在军用和民用领域主要采用螺旋桨推进,在推进效率以及推进系统振动噪声方面的提升趋于瓶颈。为了在推进效率和振动噪声综合性能方面寻求新的突破,有必要针对中高速排水型船舶开展其他推进方式的一些探索研究。浸没式喷水推进是一种既有别于螺旋桨推进又不同于常规艉板式喷水推进的新型推进方式,具有与船体集成安装、伴流均匀、推进效率高、高效航速区域宽、振动噪声小等特点,在应用于中高速排水型船舶实现高效、低噪声推进方面具有较高的潜力。本文针对中高航速排水型水面船舶,开展了适用于浸没式喷水推进方式的船艉线型设计与航行性能评估研究。建立了浸没式喷水推进船舶艉部线型的参数化构型流程,采用CFD手段分析了不同船型参数对船体水动力性能的影响规律,提出了浸没式喷水推进船模的船型方案,并针对该特种推进方式开展了机舱布置方案研究以及相应的机舱舱段船体强度计算结果。论文主要开展的工作如下:(1)建立了浸没式喷水推进船舶的船型参数化模型。本文分析了国内外一些高航速大功率高性能方艉船舶的船型特征和设计概念,结合浸没式喷水推进器的装配方式和工作要求,确定了目标船型的主尺度和基本型线。选取了对船体水动力性能影响较大的四个主要船型参数及多个局部船型参数,基于局部参数化建模方法,建立了浸没式喷水推进船舶的参数化船体模型。各个参数间相互关联,在船型设计时通过调整船型参数,快速、准确地形成新船型。船型的参数化设计可为船型后续优化设计提供高效的建模工具。(2)采用计算流体力学(CFD)方法开展了船型参数对水动力特性的影响规律研究。基于粘性流CFD手段,采用重叠网格技术和六自由度运动模型,开展了浸没式喷水推进船模的裸船阻力以及自航性能CFD数值预报方法研究。分别选取了艉部抬升点、船艉舭部宽度、进水流道长度以及槽道横向位置等控制参数,计算并分析了不同船型参数对浸没式喷水推进船舶水动力特性的影响规律。根据计算与分析结果,得到了阻力性能较好的浸没式喷水推进船型方案,并在该方案的基础上提出了浸没式喷水推进器在船艉集成布置与装配的多个方案。针对浸没式喷水推进器的不同装配方案,开展了船模自航性能CFD数值计算与初步评估。预报了浸没式喷水推进器的射流、流道内的流线及速度分布、推进器流场与船艉流场的相互影响等性能,进一步验证了本文设计的浸没式喷水推进中高速船舶的船型方案的有效性。(3)开展了浸没式喷水推进船舶机舱布置方案研究及机舱舱段结构强度有限元计算。依据相关规范,建立了实尺度浸没式喷水推进船舶机舱舱段模型,分析了推进器布置形式与传动系统的长度等要素对机舱布置等方面的影响。散货确定了船舶的载荷工况,并对载荷工况下的机舱结构进行了有限元计算,评估了结构的强度。在评估结构强度的同时,对于机舱舱段各构件的位移、应变及应力的分布情况进行了分析,校验了本文提出的浸没式喷水推进船舶船型方案的合理性。

关键词：中高速排水型船舶浸没式喷水推进计算流体力学推进性能

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