检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2024年第9期45卷 92-105页

作者：王海峰刘坤澎江泓鑫杜晨曦西北工业大学航空学院西安710072 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900

高空太阳能无人机(UAV)在起飞爬升阶段飞行速度慢,爬升率低,爬升时间很长,需要螺旋桨提供大拉力以实现快速爬升,但低空空气密度大,螺旋桨处于小转速、大扭矩状态。在20 km高空飞行阶段,空气密度只有地面的1/14,要求螺旋桨处于高转速、... 详细信息

高空太阳能无人机(UAV)在起飞爬升阶段飞行速度慢,爬升率低,爬升时间很长,需要螺旋桨提供大拉力以实现快速爬升,但低空空气密度大,螺旋桨处于小转速、大扭矩状态。在20 km高空飞行阶段,空气密度只有地面的1/14,要求螺旋桨处于高转速、高效率状态。受动力系统的功率限制,定桨距螺旋桨无法匹配这2种状态,需要采用变桨距技术,实现低空的小桨距、低转速、大拉力构型,高空的大桨距、高转速、高效率构型。提出了一种满足多设计点螺旋桨气动外形优化方法和多工况变桨距角策略。建立了基于片条理论的螺旋桨多设计点气动外形优化模型,实现了螺旋桨各剖面弦长和扭转角分布等外形参数优化;在此模型上加入了考虑桨距角变化的快速气动计算模型,实现了多工况下变桨距角策略。通过对比定桨距和变桨距下的螺旋桨气动性能,结果表明,基于螺旋桨多设计点气动外形优化模型设计的螺旋桨在高空多设计点效率均在80%以上,有利于太阳能无人机的长时间飞行;考虑变桨距优化策略的螺旋桨,在起飞爬升工况拉力最高提升78.42%,可以提供更大的爬升率,有利于太阳能无人机在起飞时快速通过对流层到达高空设计点飞行。

关键词：螺旋桨片条理论多设计点太阳能无人机气动优化变桨距角优化策略

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螺旋桨空泡和噪声特性试验研究

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船舶力学 2021年第6期25卷 681-688页

作者：黄璐陈奕宏宋明太中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

本文通过螺旋桨空泡噪声模型试验,研究螺旋桨空泡和噪声特征,以及螺旋桨不同阶段空泡和噪声的关系,探究螺旋桨噪声产生及控制机理。建立了螺旋桨空泡和噪声同步测试方法,针对2400 TEU集装箱船螺旋桨开展模型试验。从螺旋桨模型试验结果... 详细信息

本文通过螺旋桨空泡噪声模型试验,研究螺旋桨空泡和噪声特征,以及螺旋桨不同阶段空泡和噪声的关系,探究螺旋桨噪声产生及控制机理。建立了螺旋桨空泡和噪声同步测试方法,针对2400 TEU集装箱船螺旋桨开展模型试验。从螺旋桨模型试验结果分析得出:片空泡脱落形成梢涡空泡产生的噪声量级最高,且具有宽带特性,梢涡空泡噪声量级次之;模型状态下片空泡脱落形成梢涡空泡,以及独立的梢涡空泡引起的空泡噪声均在1000 Hz附近存在明显峰值,对应实桨的峰值频率为50-60 Hz。

关键词：螺旋桨空泡噪声模型试验

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螺旋桨鸣音的混沌动力特性研究

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声学学报 2010年第5期35卷 530-538页

作者：于大鹏赵德有汪玉大连理工大学船舶工程系大连116085 海军装备研究院舰船所北京100161

利用混沌动力学方法研究螺旋桨鸣音信号时间序列,估计时间序列的相空间重构最佳参数,并提出其具有混沌动力特性,分析了系统拓扑维数的边界和生成系统所必须独立变量的个数,还计算分析了重构相空间中吸引子轨迹随时间演化的发散情况。分... 详细信息

利用混沌动力学方法研究螺旋桨鸣音信号时间序列,估计时间序列的相空间重构最佳参数,并提出其具有混沌动力特性,分析了系统拓扑维数的边界和生成系统所必须独立变量的个数,还计算分析了重构相空间中吸引子轨迹随时间演化的发散情况。分析计算结果表明:螺旋桨鸣音信号时间序列可以选取最佳延迟时间t_D=1、最小嵌入维数d_E=8进行相空间重构,其混沌吸引子的关联维数为5.1579、最大Lyapunov指数为0.0771,此研究结果可以为螺旋桨鸣音现象的进一步研究提供理论基础。

关键词：混沌吸引子动力特性螺旋桨鸣音最大Lyapunov指数相空间重构时间序列生成系统

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螺旋桨-冰接触工况下载荷试验研究

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船舶力学 2019年第8期23卷 957-967页

作者：郭春雨徐佩骆婉珍王恋舟哈尔滨工程大学船舶工程学院

船舶在冰区航行时,经常会发生碎冰在艏部下沉,并沿着船体滑入螺旋桨前的流场中,导致高速旋转的螺旋桨与冰发生切削作用,使得螺旋桨桨叶发生严重变形和损坏。为了进一步分析和研究螺旋桨-冰切削过程中的各种载荷,文中首先在拖曳水池中搭... 详细信息

船舶在冰区航行时,经常会发生碎冰在艏部下沉,并沿着船体滑入螺旋桨前的流场中,导致高速旋转的螺旋桨与冰发生切削作用,使得螺旋桨桨叶发生严重变形和损坏。为了进一步分析和研究螺旋桨-冰切削过程中的各种载荷,文中首先在拖曳水池中搭建了螺旋桨-冰切削试验平台,详细叙述了测量设备和模型冰推送装置。然后,通过重复性分析以及与其他学者的研究进行对比分析,验证了试验平台的可行性和可靠性。最后,对螺旋桨-冰在空气中以及在水中切削时受到的载荷情况进行了详细的分析。试验结果表明:螺旋桨-冰切削试验平台的搭建具有可行性,能够较好地测量螺旋桨-冰的切削载荷;模型冰移动的速度越快,螺旋桨受到的挤压载荷越大;螺旋桨-冰切削过程中接触载荷的详细描述对冰级螺旋桨的结构设计具有重要的工程意义和应用价值。

关键词：螺旋桨模型冰模型冰推送装置挤压载荷接触载荷

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螺旋桨性能分析与优化设计中桨毂的影响分析

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中国造船 2016年第1期57卷 19-30页

作者：孙文愈黄国富中国船舶科学研究中心上海分部上海20011

针对螺旋桨性能分析与优化设计中桨毂的影响,建立了基于数值升力线模型和桨毂镜像涡系统的螺旋桨几何形状的分析程序和以最佳效率为目标的优化设计程序。使用高阶面元法和RANS方法进行性能分析和径向环量分布计算。分析了不考虑桨毂影... 详细信息

针对螺旋桨性能分析与优化设计中桨毂的影响,建立了基于数值升力线模型和桨毂镜像涡系统的螺旋桨几何形状的分析程序和以最佳效率为目标的优化设计程序。使用高阶面元法和RANS方法进行性能分析和径向环量分布计算。分析了不考虑桨毂影响设计的桨在实际运转中与设计预定性能的差异,并分析了考虑与不考虑桨毂影响的最佳环量分布的两个桨在实际运转中的差异,从而看到桨毂的影响。对DTMB4119桨进行了分析,该桨的环量分布接近于最佳环量分布。作者还提出了对环量分布优化应进一步考虑的问题。

关键词：螺旋桨桨毂影响升力线面元法最佳环量优化设计

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螺旋桨滑流对发动机进气道气动性能的影响

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航空动力学报 2019年第6期34卷 1322-1333页

作者：周诗睿李博周杨张振臻南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 中国兵器工业集团有限公司导航与控制技术研究所北京100089

针对螺旋桨/短舱/进气道一体化构型,采用多重参考系(MRF)法和滑移网格非定常法进行了数值模拟研究,实现了螺旋桨/短舱/进气道一体化内外流耦合流场仿真,研究了不同工况下螺旋桨滑流对进气道气动性能的影响,并与无桨构型的进气道性能进... 详细信息

针对螺旋桨/短舱/进气道一体化构型,采用多重参考系(MRF)法和滑移网格非定常法进行了数值模拟研究,实现了螺旋桨/短舱/进气道一体化内外流耦合流场仿真,研究了不同工况下螺旋桨滑流对进气道气动性能的影响,并与无桨构型的进气道性能进行了对比,最后通过数值分析解释了螺旋桨桨盘后总压上升的原因。结果表明:多重参考系法和滑移网格非定常法对进气道出口的时均参数的计算结果吻合较好,多重参考系法可用于螺旋桨及进气道的气动性能参数计算;螺旋桨做功使进气道总压恢复系数增高,螺旋桨转速越大,总压恢复系数的增量就越大,且螺旋桨滑流使进气道出口畸变指数明显增大;通过数值分析推导的桨盘前后总压关系公式与仿真结果的误差均在3%以内。

关键词：螺旋桨滑流进气道涡桨发动机多重参考系

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螺旋桨CFD不确定度及叶形对桨叶变形的影响

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上海交通大学学报 2014年第1期48卷 74-80,85页

作者：周振龙朱锡张帅海军工程大学船舶与海洋工程系武汉430033

为了研究螺旋桨在水动力作用下的变形特性,通过计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺平均Navier-Stokes方程并选用SSTk-ω湍流模型对438X系列螺旋桨的敞水性能进行数值模拟;针对4381螺旋桨设计了3套网格,并进行了螺旋桨敞水性能的不确定度分... 详细信息

为了研究螺旋桨在水动力作用下的变形特性,通过计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺平均Navier-Stokes方程并选用SSTk-ω湍流模型对438X系列螺旋桨的敞水性能进行数值模拟;针对4381螺旋桨设计了3套网格,并进行了螺旋桨敞水性能的不确定度分析;将CFD软件计算与有限元法求解相耦合,计算所得水动力载荷通过插值技术传递给螺旋桨,以分析桨叶应力分布及其叶梢处的变形情况.结果表明,在水动力载荷作用下,复合材料螺旋桨桨叶将产生明显变形,且不同螺旋桨所产生的侧斜和纵倾等均不同,在复合材料螺旋桨的设计和流-固耦合计算中必须加以考虑.

关键词：计算流体力学(CFD) 螺旋桨敞水性能不确定度流-固耦合变形

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螺旋桨初生空化湍流的多相流数值模拟

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上海交通大学学报 2012年第8期46卷 1254-1262页

作者：杨琼方王永生张志宏海军工程大学船舶与动力学院武汉430033 海军工程大学理学院武汉430033

同时采用修正剪切应力输运(SST)湍流模型和Baseline雷诺应力模型(RSM)求取了E779A螺旋桨在无空化状态和初生空化状态下的梢涡运动轨迹,分析了涡核最小压力系数、湍动能、轴向速度分量和涡核半径沿运动轨迹的变化,并从模拟得到的梢涡卷... 详细信息

同时采用修正剪切应力输运(SST)湍流模型和Baseline雷诺应力模型(RSM)求取了E779A螺旋桨在无空化状态和初生空化状态下的梢涡运动轨迹,分析了涡核最小压力系数、湍动能、轴向速度分量和涡核半径沿运动轨迹的变化,并从模拟得到的梢涡卷曲起始和梢涡涡束的角度阐述了梢涡形成机理.空化模型采用改进Sauer模型,考虑了非凝结性气核质量分数、体积分数和气泡初始半径以及湍流脉动的影响,并针对轻度、中度和重度空化面积进行了可信性校验.当空化数σ>初生空化数σi时,叶梢截面压力系数分布相对不再改变的判定准则来确定.涡核中心位于螺旋线垂向截面上最小压力点,涡核边界由湍流涡频率峰值决定.数值模拟结果表明,RSM模拟梢涡路径较修正SST湍流模型稍长、局部梢涡空化范围略大、叶梢最小压力系数和轴向速度分量要小,涡核湍动能分布更为合理.但两者模拟得到的涡核运动轨迹几乎重合,并且初生空化状态下的涡核运动轨迹、最小压力系数和轴向速度分布均与各自无空化状态下非常接近,表明了初生空化状态判定的正确性和改进数值模型对梢涡运动轨迹模拟的适用性.

关键词：螺旋桨梢涡空化初生空化模型湍流模型

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螺旋桨尾流动态结构实验研究

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工程力学 2010年第12期27卷 238-243页

作者：李广年张军洪方文浙江海洋学院船舶与建筑工程学院浙江舟山316000 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

利用2D-PIV(Particle Image Velocimetry)技术在空泡水筒中对均匀来流下螺旋桨尾流场进行了测试。分析了尾流场中轴向、径向速度分布规律。计算了尾流中轴向平均诱导速度,利用提取到的涡心坐标计算得到了梢涡涡线螺距角,分析了诱导速度... 详细信息

利用2D-PIV(Particle Image Velocimetry)技术在空泡水筒中对均匀来流下螺旋桨尾流场进行了测试。分析了尾流场中轴向、径向速度分布规律。计算了尾流中轴向平均诱导速度,利用提取到的涡心坐标计算得到了梢涡涡线螺距角,分析了诱导速度、梢涡涡线螺距角在尾流中的分布、演化规律。最后利用连续随机分布的若干流场速度子样,分别对尾流场的轴向、径向湍流度做了探索性分析,得到了尾流中湍流分布特征及该特征随螺旋桨载荷的变化。试验结果与理论分析吻合,分析数据为螺旋桨的设计以及性能预报提供了参考。

关键词： PIV 测试螺旋桨诱导速度湍流

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螺旋桨梢涡及梢涡空泡数值模拟

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船舶力学 2019年第4期23卷 388-396页

作者：刘芳远傅慧萍李杰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

以PPTC(Potsdam Propeller Test Case)桨为研究对象,探索了螺旋桨梢涡及梢涡空泡的数值模拟方法。通过梢涡区域的划分及网格加密,对螺旋桨无空化流场进行了数值模拟,成功捕获了梢涡;然后基于均质混合流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化... 详细信息

以PPTC(Potsdam Propeller Test Case)桨为研究对象,探索了螺旋桨梢涡及梢涡空泡的数值模拟方法。通过梢涡区域的划分及网格加密,对螺旋桨无空化流场进行了数值模拟,成功捕获了梢涡;然后基于均质混合流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对空化流场进行了数值模拟;并将计算结果与试验数据进行了广泛的比较和分析,以校验计算网格和计算方法。研究表明:无论片空泡还是梢涡空泡的计算结果均与试验观测吻合良好;同时,所得螺旋桨推力和扭矩系数也与试验值符合良好;有效地实现了梢涡捕捉及梢涡空泡模拟。同时指出,水中含气率对推力和扭矩系数的影响大于空泡形态。

关键词：梢涡梢涡空泡螺旋桨数值模拟

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