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叶梢间隙和尖角对导管桨敞水性能的影响 预览
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作者 顾强强 李铁骊 +2 位作者 胡俊明 林焰 郭晓晶 《船海工程》 北大核心 2018年第1期11-15,共5页
针对叶梢间隙、叶梢尖角对导管螺旋桨Ka4-55+NO.19水动力性的影响问题,采用CFD方法进行模拟分析,对比不同湍流模型数值计算结果并分析螺旋桨表面的压力、速度分布情况;针对不同的叶梢间隙和尖角切割半径分别进行数值模拟计算。结果表明... 针对叶梢间隙、叶梢尖角对导管螺旋桨Ka4-55+NO.19水动力性的影响问题,采用CFD方法进行模拟分析,对比不同湍流模型数值计算结果并分析螺旋桨表面的压力、速度分布情况;针对不同的叶梢间隙和尖角切割半径分别进行数值模拟计算。结果表明,湍流模型SST k-ω的数值计算精度较高;导管螺旋桨设计时,为满足工艺、结构要求可适当增大叶梢间隙;为减小桨叶受损概率和降低空泡,对叶梢尖角进行倒圆处理,其敞水性能的损失通过增大螺距比来弥补。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 湍流模型 叶梢间隙 叶梢尖角 螺距比
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导管螺旋桨在空泡影响下的推力特性 预览
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作者 吴家鸣 张恩伟 钟乐 《华南理工大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2018年第1期41-49,共9页
在动网格与滑移网格技术结合的基础上引入空化模型构造的数值计算模型,以该模型对考虑空泡因素影响的高速旋转导管螺旋桨进行直线运动时的水动力特性进行数值模拟,观察螺旋桨在线运动工作条件下空泡的发生发展过程,研究了空泡因素对直... 在动网格与滑移网格技术结合的基础上引入空化模型构造的数值计算模型,以该模型对考虑空泡因素影响的高速旋转导管螺旋桨进行直线运动时的水动力特性进行数值模拟,观察螺旋桨在线运动工作条件下空泡的发生发展过程,研究了空泡因素对直线运动中导管螺旋桨周围流场以及推力特性的影响,分析了在空泡环境下不同转速、线速度对导管螺旋桨推力特性的影响.结果表明:对于高速旋转的螺旋桨,计入空化模型进行的数值计算可以比较客观的模拟桨叶产生空泡的发生与发展过程,以及由此而引起的螺旋桨水动力特性的变化;计入空化模型后,数值模拟与实验结果之间的最大相对误差要小于不计入空化模型时的数值模拟结果,进速或螺旋桨的转速越高,两者之间的差异越明显;空泡因素对螺旋桨叶水动力特性的影响不仅仅限于吸力面,对压力面同样有不可忽略的影响. 展开更多
关键词 导管螺旋桨 动网格 滑移网格 空泡 水动力特性
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导管螺旋桨水动力学性能的影响因素
3
作者 宋科 王文全 闫妍 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2018年第11期43-48,76共7页
为了获取导管螺旋桨水动力性能的主要影响因素,指导导管螺旋桨的优化设计,采用计算流体力学CFD对Ka4-7010+19A导管螺旋桨进行水动力性能研究,分析不同导管长度、导管攻角、螺旋桨纵倾角及多导管组对其水动力特性的影响。结果表明:减少... 为了获取导管螺旋桨水动力性能的主要影响因素,指导导管螺旋桨的优化设计,采用计算流体力学CFD对Ka4-7010+19A导管螺旋桨进行水动力性能研究,分析不同导管长度、导管攻角、螺旋桨纵倾角及多导管组对其水动力特性的影响。结果表明:减少导管长度将使推力系数及扭矩系数同时增大,而敞水效率下降;适当增加导管长度可以略微提高其敞水性能;减小导管攻角在一定进速范围内使推力系数和扭矩系数同时大幅度增加,增加导管攻角将导致推力系数和扭矩系数同时下降;当螺旋桨纵倾角保持在10°以内时,不会对敞水性能产生太大影响。对于多导管螺旋桨而言,前置、后置及不同附属导管直径大小都对敞水性能有很大影响,其中后置大导管组螺旋桨能明显降低螺旋桨扭矩系数,并且能在低进速范围内提升敞水效率。研究成果可支撑导管螺旋桨的优化设计。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 水动力学性能 计算流体动力学 设计参数
多种运动模式下水下机器人导管螺旋桨的敞水性能研究 预览
4
作者 陈原 于飞 李静 《船舶力学》 CSCD 北大核心 2018年第8期935-943,共9页
导管螺旋桨具有较大的推进力以及高效的姿态调整功能,能极大地提高水下机器人的推进效率。为了探索水下机器人运行时桨叶的振动、推力的产生和噪声的来源,文中利用计算流体动力学研究了直航、斜航和后退等多种运动模式下导管螺旋桨的推... 导管螺旋桨具有较大的推进力以及高效的姿态调整功能,能极大地提高水下机器人的推进效率。为了探索水下机器人运行时桨叶的振动、推力的产生和噪声的来源,文中利用计算流体动力学研究了直航、斜航和后退等多种运动模式下导管螺旋桨的推力系数、转矩系数和推进效率等敞水性能,并对螺旋桨弦向压力分布、桨叶表面的压力分布和速度分布分别进行了仿真研究,这些结果对工程实践中导管螺旋桨的选择具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 水下机器人 导管螺旋桨 敞水性能 计算流体动力学
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水下潜器系统导管螺旋桨水动力特性及周围流场分布预报与分析 预览
5
作者 吴家鸣 赖宇锋 +2 位作者 李江伟 窦义哲 陈东军 《船舶力学》 CSCD 北大核心 2018年第5期540-551,共12页
运用计算流体力学方法对水下潜器系统中导管螺旋桨在水下潜器转艏运动中螺旋桨周围的水动力现象进行观察,对在这样的工况下导管螺旋桨周围流场特征、进速、诱导速度、推力沿盘面和桨叶径向的分布,以及螺旋桨所发出的推力与螺旋桨周围流... 运用计算流体力学方法对水下潜器系统中导管螺旋桨在水下潜器转艏运动中螺旋桨周围的水动力现象进行观察,对在这样的工况下导管螺旋桨周围流场特征、进速、诱导速度、推力沿盘面和桨叶径向的分布,以及螺旋桨所发出的推力与螺旋桨周围流场之间的关系进行观察。计算结果表明:在一定的螺旋桨转速条件下,进速越小,螺旋桨所发出的推力也越大;由于导管出口处激发出的梢泄涡作用,导致盘面后叶梢附近轴向诱导速度降低、压力增大,该处叶面与叶背之间的压差也随之增大;螺旋桨的推力沿桨叶径向的分布呈现出半径越大,所产生的推力也越大的特点。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 计算流体力学 水下潜器 推力 进速 诱导速度
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水下潜器回转运动状态下的推力特性研究 预览
6
作者 吴家鸣 张恩伟 钟乐 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第5期1-7,共7页
采用Zwart-Gerber-Belamri空化模型,运用动网格与滑移网格技术,利用计算流体力学的方法模拟水下潜器做回转运动时导管螺旋桨的推力特性。其中对回转运动过程的数学模型进行分析,通过编写UDF对水下潜器回转运动方式进行控制。计算结果表... 采用Zwart-Gerber-Belamri空化模型,运用动网格与滑移网格技术,利用计算流体力学的方法模拟水下潜器做回转运动时导管螺旋桨的推力特性。其中对回转运动过程的数学模型进行分析,通过编写UDF对水下潜器回转运动方式进行控制。计算结果表明:本文提出的回转运动数学模型可以实现水下潜器的回转运动,对数值模拟结果的分析可以得知导管螺旋桨所产生的推力是趋于周期稳定变化的,由于回转运动的单向性,两侧导管螺旋桨所产生的推力值不相等,主要原因在于水下潜器主体以及来流等模拟环境条件的影响。 展开更多
关键词 水下潜器 空化模型 动网格技术 导管螺旋桨 回转运动
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基于格子玻尔兹曼方法的导管螺旋桨推力特性分析
7
作者 丁一文 吴家鸣 马志权 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2018年第S1期104-109,共6页
采用基于格子玻尔兹曼方法的新型无网格计算流体力学方法代替基于有限元或有限体积法等需要划分网格的传统计算流体力学方法对导管桨的推力特性及水动力现象进行模拟和观察,对导管桨工作在敞水中以及潜器主体后方流场中推力特性的变化... 采用基于格子玻尔兹曼方法的新型无网格计算流体力学方法代替基于有限元或有限体积法等需要划分网格的传统计算流体力学方法对导管桨的推力特性及水动力现象进行模拟和观察,对导管桨工作在敞水中以及潜器主体后方流场中推力特性的变化进行分析和总结。计算结果表明:采用本文提出的无网格流体力学计算方法对导管桨进行推力特性研究可行。相同进速下导管桨在潜器主体影响下的流场中的推力系数要大于敞水状态下的推力系数,并且进速系数越大则潜器主体对导管桨推力系数的影响越大。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 格子玻尔兹曼 水动力学 计算流体力学
导管剖面设计对导管螺旋桨水动力特性的影响 预览
8
作者 吴家鸣 廖贯宇 +2 位作者 赖宇锋 窦义哲 陈东军 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第11期38-43,共6页
运用计算流体的方法对导管螺旋桨的叶梢漩涡、螺旋桨周围流场和推力特性进行计算,并且通过组合不同类型的导管对比分析了梢涡的改善方法和推力性能的优化方案。计算结果表明:调整导管螺旋桨中的导管迎角,并延长导管有助于改善导管螺旋... 运用计算流体的方法对导管螺旋桨的叶梢漩涡、螺旋桨周围流场和推力特性进行计算,并且通过组合不同类型的导管对比分析了梢涡的改善方法和推力性能的优化方案。计算结果表明:调整导管螺旋桨中的导管迎角,并延长导管有助于改善导管螺旋桨梢涡的产生和改善桨毂后的尾流,有利于提高导管螺旋桨的稳定性;增大导管迎角并延长导管能够使桨叶上荷载和推力分布更加均匀;在进速系数J=0.4左右,导管螺旋桨性能更优,也更高效。本文结论有助于设计出性能优良的导管螺旋桨。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 计算流体力学 梢涡 导管 水动力
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基于动网格与滑移网格混合技术的导管螺旋桨推力研究 预览 被引量:1
9
作者 钟乐 吴家鸣 +1 位作者 张恩伟 侯玲 《广东海洋大学学报》 CAS 2017年第4期105-112,共8页
基于动网格与滑移网格混合技术,采用弹簧光顺与局部网格重构的网格更新方式,基于计算流体力学方法,求解导管螺旋桨流域内的N-S方程,研究不同运动方式下导管螺旋桨推力特性及水动力现象。数值模拟结果和实验结果的比较表明:利用动... 基于动网格与滑移网格混合技术,采用弹簧光顺与局部网格重构的网格更新方式,基于计算流体力学方法,求解导管螺旋桨流域内的N-S方程,研究不同运动方式下导管螺旋桨推力特性及水动力现象。数值模拟结果和实验结果的比较表明:利用动网格与滑移网格混合技术进行导管螺旋桨推力特性研究方法可行。导管螺旋桨在不同的运动形式下,螺旋桨盘面所感受到的水流进速不同,造成螺旋桨所产生的轴向诱导速度不同,使得导管螺旋桨发出不同的推力。水流进速越大,螺旋桨产生的轴向诱导速度越小,则推力越小;反之,则越大。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 CFD 动网格 滑移网格 三维运动 诱导速度
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水下机器人逆向运动时导管螺旋桨推力特性的模拟 被引量:2
10
作者 吴家鸣 钟乐 +2 位作者 张恩伟 吴颖刚 梁惠群 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2017年第S1期225-229,292共6页
采用动网格和滑移网格混合技术,运用弹簧光顺和局部网格重构的组合式网格更新方式,在水下机器人系统所处流域以计算流体力学方法求解其N-S方程。数值计算结果表明:采用动网格和滑移网格混合技术模拟水下机器人系统水动力是可以获得正确... 采用动网格和滑移网格混合技术,运用弹簧光顺和局部网格重构的组合式网格更新方式,在水下机器人系统所处流域以计算流体力学方法求解其N-S方程。数值计算结果表明:采用动网格和滑移网格混合技术模拟水下机器人系统水动力是可以获得正确结果的;水下机器人系统在逆向运动、螺旋桨反转时,由于主体对水流的阻塞作用和外扩作用,使得后桨、左桨和右桨所处区域的水流轴向速度偏小,造成后桨、左桨和右桨所发出的推力都较单桨大。 展开更多
关键词 水下机器人 导管螺旋桨 动网格 滑移网格 逆向运动 反转
导管螺旋桨水洞试验洞壁影响研究 预览
11
作者 吕晓军 周其斗 潘雨村 《海军工程大学学报》 北大核心 2017年第5期62-66,共5页
以JD75+Ka4—70型导管螺旋桨为研究对象,利用CFD软件研究了不同水洞直径和导管桨直径时洞壁对导管螺旋桨性能的影响。研究结果表明:导管螺旋桨在水洞试验时,若要使测量结果与敞水性能之间的相对误差控制在59以内,则要满足桨洞直径... 以JD75+Ka4—70型导管螺旋桨为研究对象,利用CFD软件研究了不同水洞直径和导管桨直径时洞壁对导管螺旋桨性能的影响。研究结果表明:导管螺旋桨在水洞试验时,若要使测量结果与敞水性能之间的相对误差控制在59以内,则要满足桨洞直径比小于1/3的要求,以尽量减少洞壁对导管桨的影响;若仅要求相对误差不大于10%,则桨洞直径比小于1/Z即可。对于更大的桨洞直径比,由于导管桨与洞壁之间的相互影响过于强烈,试验的难度较大,并且数值计算的收敛性也较差。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 敞水性能 水洞 阻塞效应
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动网格研究导管螺旋桨变速旋转时的推力特性 预览
12
作者 张恩伟 吴家鸣 钟乐 《广东造船》 2017年第1期25-27,71共4页
导管螺旋桨作为一种高效率的推进装置,在水下各种工况下转速随时间而变化,而在螺旋桨变速转动的过程中,其周围的流场以及导管螺旋桨的推力特性也会随之变化。本文采用动网格与滑移网格混合技术,应用UDF对螺旋桨变速转动进行控制,对导管... 导管螺旋桨作为一种高效率的推进装置,在水下各种工况下转速随时间而变化,而在螺旋桨变速转动的过程中,其周围的流场以及导管螺旋桨的推力特性也会随之变化。本文采用动网格与滑移网格混合技术,应用UDF对螺旋桨变速转动进行控制,对导管螺旋桨做变速转动时的推力特性进行模拟与分析,得到其运动过程的推力曲线变化情况。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 动网格 滑移网格 推力特性 变速转动
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无空化导管桨的极限效率分析 预览 被引量:1
13
作者 周军伟 李福正 梅蕾 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期149-155,共7页
为提高导管螺旋桨的推进效率,改善水下潜器的续航力,采用数值方法对19A/Ka4系列导管螺旋桨在不同长径比、直径比、螺距比和盘面比下的流场进行了模拟.对不同参数下导管螺旋桨的推力、扭矩和效率进行了分析,得出了导管长径比对性能几乎... 为提高导管螺旋桨的推进效率,改善水下潜器的续航力,采用数值方法对19A/Ka4系列导管螺旋桨在不同长径比、直径比、螺距比和盘面比下的流场进行了模拟.对不同参数下导管螺旋桨的推力、扭矩和效率进行了分析,得出了导管长径比对性能几乎没有影响,但从流场观察来看,长径比增大使梢涡涡核压力提升,增大了空泡数;减小导管内外壁直径比和螺旋桨盘面比,都会使导管桨的效率提高,而推力系数和扭矩系数略有减小.螺距比对导管螺旋桨效率的影响与传统桨类似,随着螺距比的增大,其最高点效率逐渐增大,而后几乎不变.在限定了盘面比和直径比范围的前提下,对该系列导管螺旋桨的极限效率进行了探索.结果表明,该系列导管螺旋桨的最高效率出现在最小盘面比和较小直径比的情况下. 展开更多
关键词 导管螺旋桨 直径比 长径比 螺距比 盘面比
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水下潜器不同转艏方式下导管螺旋桨水动力特性 预览
14
作者 吴家鸣 赖宇锋 +1 位作者 李江伟 张志斌 《广州航海学院学报》 2017年第4期1-4,共4页
采用计算流体力学的方法计算了水下潜器主体在正弦和线性两种转艏方式下导管螺旋桨 水动力性能,计算结果表明:当水下潜器主体从不同的方向摆动至同一位置时,导管螺旋桨进速、 轴向速度和轴向诱导速度都不一样,逆时针方向转艏时大于顺... 采用计算流体力学的方法计算了水下潜器主体在正弦和线性两种转艏方式下导管螺旋桨 水动力性能,计算结果表明:当水下潜器主体从不同的方向摆动至同一位置时,导管螺旋桨进速、 轴向速度和轴向诱导速度都不一样,逆时针方向转艏时大于顺时针方向;水下潜器按正弦转艏时, 导管螺旋桨盘后轴向速度以及轴向诱导速度均大于按线性转艏的情况;潜器主体正弦摆动时,导 管螺旋桨的推力大于线性摆动时,且均小于固定情况. 展开更多
关键词 !导管螺旋桨 计算流体力学 转艏方式 水动力
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导管螺旋桨的推力、进速与诱导速度沿盘面的分布特征 被引量:6
15
作者 吴家鸣 赖宇锋 +1 位作者 李江伟 徐灜 《船舶工程》 北大核心 2016年第12期23-26,36共5页
运用计算流体力学方法对不同工况下导管螺旋桨的推力、转矩以及螺旋桨周围的流场特性进行观察,对导管螺旋桨盘面处的进速、诱导速度沿盘面的分布以及螺旋桨所发出的推力与周围速度场之间的关系进行分析。计算结果表明,由于导管出口处激... 运用计算流体力学方法对不同工况下导管螺旋桨的推力、转矩以及螺旋桨周围的流场特性进行观察,对导管螺旋桨盘面处的进速、诱导速度沿盘面的分布以及螺旋桨所发出的推力与周围速度场之间的关系进行分析。计算结果表明,由于导管出口处激发出的下游尾涡作用,螺旋桨推力、转矩、盘面的进速以及诱导速度分量的时域过程表现出了一种多次峰谷值振荡变化的动力学特征,轴向进速是影响螺旋桨推力、转矩变化的主要因素。文章结论有助于提高对导管螺旋桨推力产生机理的了解与认识,从而为设计出性能优良导管螺旋桨提供理论指导。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 计算流体力学 推力特性 进速 诱导速度
海洋异物接近对导管螺旋桨服役性能影响研究 预览
16
作者 叶晓明 孔维文 +1 位作者 熊晓飞 杨文玉 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第10期34-40,共7页
螺旋桨是目前船舶及海洋装备重要推进装置,其工作可靠性及服役性能对我国海洋战略的实施具有非常重要的意义。复杂海洋环境下螺旋桨服役性能除受到风、浪、流等环境因素影响外,还受到周围其他海洋异物的影响,进而引起螺旋桨载荷特性发... 螺旋桨是目前船舶及海洋装备重要推进装置,其工作可靠性及服役性能对我国海洋战略的实施具有非常重要的意义。复杂海洋环境下螺旋桨服役性能除受到风、浪、流等环境因素影响外,还受到周围其他海洋异物的影响,进而引起螺旋桨载荷特性发生突变。本文基于计算流体力学基础理论,建立导管螺旋桨水动力学数值仿真模型。将海洋异物接近过程简化为准定常过程,分析不同接近距离对导管桨水动力性能的影响。基于流固耦合理论,将水动力学载荷施加在桨叶表面,获得不同接近距离时桨叶应力、应变的变化特性。研究结果表明:海洋异物的接近会对导管桨水动力学特性产生较大的影响作用。当异物接近距离为0.01 m时,导管桨推力将增加11.74%,扭矩增加12.73%,桨叶最大应力值增加32.06%,最大形变量增加30.28%。本文研究工作对导管桨服役性能评估及疲劳寿命预测具有非常重要的参考意义。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 计算流体力学 水动力学 流固耦合 应力/应变
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导管螺旋桨设计及应用分析 预览
17
作者 李云 陈倩清 +1 位作者 董明海 徐应芬 《浙江国际海运职业技术学院学报》 2016年第4期1-3,共3页
简单分析导管螺旋桨的特点及其设计方法,以某海洋拖网渔船为例,运用图谱设计方法,简述了导管螺旋桨的设计流程以及注意事项,为同类船舶的螺旋桨设计提供参考。
关键词 导管螺旋桨 拖网渔船 图谱设计
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超小型水下机器人通过狭窄隧道的水动力性能 预览 被引量:2
18
作者 林育胜 吴家鸣 李林华 《广州航海学院学报》 2016年第4期1-4,共4页
采用动网格与滑移网格结合技术,以计算流体力学方法对超小型水下机器人通过狭窄隧道进行探测作业时的水动力性能变化进行数值模拟.计算结果表明:超小型水下机器人通过隧道时,狭窄的隧道使水下机器人周围的流场空间受限,会对其导管螺旋... 采用动网格与滑移网格结合技术,以计算流体力学方法对超小型水下机器人通过狭窄隧道进行探测作业时的水动力性能变化进行数值模拟.计算结果表明:超小型水下机器人通过隧道时,狭窄的隧道使水下机器人周围的流场空间受限,会对其导管螺旋桨产生的推力造成十分显著的影响.刚进入隧道时,导管螺旋桨产生的推力会产生一个剧烈的波动,由于在隧道中,空间狭小,使得螺旋桨前方的伴流显著减小,其推力数值会变小. 展开更多
关键词 导管螺旋桨 超小型水下机器人 动网格 滑移网格
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导管螺旋桨敞水性能数值计算方法研究 预览 被引量:1
19
作者 吴湘荣 王永生 蒋超 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第6期42-46,共5页
为实现快速预报导管螺旋桨敞水性能曲线,利用CFD流体计算软件对导管螺旋桨敞水试验进行数值模拟。将计算结果绘制成的敞水性能曲线与实验结果进行比较,并对导管螺旋桨的敞水性能进行分析,验证数值模拟计算方法的可行性与准确性。分析螺... 为实现快速预报导管螺旋桨敞水性能曲线,利用CFD流体计算软件对导管螺旋桨敞水试验进行数值模拟。将计算结果绘制成的敞水性能曲线与实验结果进行比较,并对导管螺旋桨的敞水性能进行分析,验证数值模拟计算方法的可行性与准确性。分析螺旋桨敞水工作时的推力、力矩及敞水效率的变化特点发现,随着进速的增大,导管产生的推力不断减小并在高航速下转化为阻力。研究该导管桨在系泊工况下的敞水性能指标,对系泊工况边界条件的设置进行改进。 展开更多
关键词 CFD 导管螺旋桨 定常计算 性能分析 系泊工况
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导管螺旋桨水动力性能分析及附加节能装置性能预估 被引量:1
20
作者 高慧 熊高涵 张照钢 《船舶工程》 北大核心 2016年第10期68-71,共4页
采用基于RANS方程的RNG k-ε湍流模型,对No.19A+KA导管螺旋桨的敞水性能进行数值计算,得到的结果与试验数据进行比较,误差满足工程精度要求。在此基础上以该桨为母型,采用相同的计算方法,对加上毂帽鳍的螺旋桨节能性能进行了预报,结果... 采用基于RANS方程的RNG k-ε湍流模型,对No.19A+KA导管螺旋桨的敞水性能进行数值计算,得到的结果与试验数据进行比较,误差满足工程精度要求。在此基础上以该桨为母型,采用相同的计算方法,对加上毂帽鳍的螺旋桨节能性能进行了预报,结果表明毂帽鳍使从螺旋桨出来的毂涡减少,消除毂涡引起的诱导阻力,提高了螺旋桨推进效率。 展开更多
关键词 导管螺旋桨 CFD 节能装置 水动力性能预估
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