桨前节能装置节能效果的理论预报方法

针对节能装置节能效果的预报仍然依赖模型试验,理论方法对节能效果的预报存在较多困难的问题,提出了一种基于面元法和RANS(Reynolds Average Navier Stokes)方程的桨前节能装置节能效果的理论预报方法,并以此准确预报了某肥大型船裸船体及安装节能装置后船体桨盘面的伴流场,在此基础上,采用低阶面元法,编写了在该伴流场中螺旋桨非定常水动力性能的预报程序,预报了螺旋桨前置导管、补偿导管和整流鳍的节能效果.计算结果表明,采用该方法预报桨前节能装置的节能效果是可行的,安装3种节能装置后,螺旋桨的效率均有显著提高.     

导管式调距桨水动力性能的数值预报分析

采用全结构化网格,利用稳态多参考系(MRF)方法,对普通调距桨和导管式调距桨变螺距下的水动力性能进行了有效预报.首先对普通调距桨水动力性能进行了计算,计算结果与试验数据符合良好.结果表明:进速系数较小时,较小螺距角才能使螺旋桨的效率达到最大,而进速系数较大时,较大螺距角才能使螺旋桨的效率达到最大;通过分析桨叶表面压力变化,发现螺距角变化较大时,叶表面压力变化不均匀,可能导致噪声性能恶化.随后计算了导管式调距桨的水动力性能,分析得出:随着螺距角减小,导管推力也减小,且大进速小螺距角时,螺旋桨效率下降迅速.最后分析了导管式调距桨的尾流场,得出了尾流场速度随螺距角变化的一般规律.     

电机定子虚拟样机建模与模态仿真研究

根据电机定子的结构特点及定子叠片和机座通风隔板对振动的影响分析,采用Pro/E软件建立了YKSL1730电机定子虚拟样机模型,导入V isualNastran仿真软件中进行模态仿真研究,得到定子的固有频率和三个典型频率区域振型,分析了在不同定子内径下定子的固有频率情况,仿真结果对振动实验和定子结构优化具有指导意义.     

一种对船桨干扰问题的黏势流耦合求解方法

基于黏性流计算流体力学(CFD)及势流理论,建立了一种黏流雷诺平均方程/面元法耦合迭代求解方法,对船桨相互作用问题进行了数值模拟.自由面的船体绕流场模拟应用CFD黏流方法,螺旋桨水动力载荷计算采用势流面元法.在黏性流场模拟中得到桨盘面处的总速度分布,减去螺旋桨诱导速度得到实效伴流速度并作为势流计算速度进口条件,螺旋桨效应以体积力的形式在黏性流场中体现.计算值与试验值的对比结果表明,黏势流耦合迭代求解方法能较好地预报船桨干扰问题,且较全域船桨离散化网格CFD求解船桨干扰的方法,计算量大为减少.该方法充分融合了黏势流方法的优点,既能计及黏性效应又能发挥势流快速准确的优势,能够拓展应用于船体及螺旋桨性能预报及设计优化的研究.     

水轮发电机定子线棒4种换位的分析与比较

为了减少水轮发电机定子线棒股线间的环流及其附加损耗和发热不均,提高发电机的可靠性和运行寿命,研究定子线棒的换位方法具有重要意义.文章对水轮发电机定子线棒的4种换位方法进行了分析对比,给出了360°延长换位时股线漏感电势的具体计算方法,利用所编制的优化程序对不同换位方法进行了计算,并对结果进行了分析比较.研究结果对水轮发电机定子线棒的优化设计具有较大的参考价值.     

径向低速大扭矩水液压马达定子曲线分析

提出了一种采用自然水(含海水和淡水)作为液压介质进行工作的径向低速大扭矩马达。与油压马达相比,摩擦、磨损、腐蚀等是水压马达面临的主要问题,而合适的定子曲线可以减少摩擦、磨损、水击等现象的发生。本文根据运动学理论对水液压马达的定子曲线进行了设计与分析。对幅角修正等加速运动规律和匀变加速修正等加速运动规律的加速度公式进行了修正。对9种不同类型运动规律的各区段幅角进行了设计,并结合曲线方程和水压马达的相关参数绘制出相应的定子曲线。综合分析了9种类型定子曲线下柱塞副(滚球与柱塞)的加速度、速度以及曲线压力角等特性,指出有过渡区的等加速运动规律曲线较适合于所研究的低速大扭矩水液压马达。     

对转桨非定常水动力性能的数值分析

基于速度势的面元法预报了对转桨的非定常水动力性能,采用周向平均的方法处理转桨的两桨之间的干扰.首先通过将定常计算值与文献值进行比较验证算法的可靠性.然后,进一步分析了对转桨的非定常水动力性能,并将计算值与实验值和文献值相比较.结果显示:非定常结果与文献值非常接近,而且在加入伴流场后,非定常计算值比定常计算值的精度更高.计算了对转桨不同方向上的非定常力和力矩,分析表明该方法在计算对转桨水动力性能方面有一定适用性.     

基于面元法预报导管桨性能的数值计算方法

基于面元法,分别用将桨和导管当作一个整体考虑的直接计算方法、基于诱导速度的迭代计算方法与基于诱导速度势的迭代计算方法预报了导管螺旋桨的定常水动力性能.计算结果表明：采用这3种方法预报导管螺旋桨的定常性能具有相似的精度,但直接求解方法可以节省大量的计算时间;直接求解和速度势迭代计算的导管表面压力分布、桨叶表面环量和压力分布基本一致,但是与诱导速度计算的结果有一定的差异.对这3种方法计算结果的差异性分析表明：计算导管桨水动力性能时,直接求解方法和基于诱导速度势迭代方法更可靠.     

导管结构改进后导管桨的水动力性能研究

对19A导管桨的试验模型进行改进,在导管内壁后半部分增加突起结构来提高导管桨的推进效率.应用计算流体力学中的SSTk-ω模型对19A导管Ka4-55螺旋桨的水动力性能进行计算,得到了导管桨在各个进速系数下的推力系数、转矩系数和螺旋桨效率以及导管上的推力系数.通过与实验结果进行对比,验证计算方法的可靠性.对导管改进结构参数进行优选,得到设计进速系数下效率较高的导管模型.对比结果显示:改进导管可以提高导管桨效率,设计进速系数J=0.5处,效率能够提高2.62%.通过对比改进前后导管桨压力分布和导管内速度分布,分析了改进导管桨水动力性能提高的机理.     

导管桨-舵系统水动力性能研究

以某拖网渔船的导管桨与舵作为研究对象,利用FLUENT软件分别对该渔船导管桨敞水以及桨-舵系统的水动力性能进行了系统研究。探索了舵的存在对导管桨性能以及桨后尾流的影响,研究了不同舵角下桨-舵系统的水动力性能。研究结果表明:舵的存在降低了导管桨的水动力性能。随着舵角的增大,整个系统的推进效率逐渐减小;进速系数越大,推进效率降低越明显。     

水翼型水上飞机水动性能数值计算及分析

采用空气动力和水动力耦合求解并结合动力学平衡方程方法对水翼型水上飞机水面起飞过程水动性能进行计算。使用Realizable k-ε模型对NACA0012三维地效机翼进行计算,验证空气动力计算方法。使用流体体积函数(VOF)方法对验证模型在不同弗汝德数下进行数值模拟,验证水动力计算方法。最后,对水翼型和双浮筒型水上飞机水面起飞过程进行数值计算,计算结果表明,水翼能够产生较大水动升力,当速度达到12 m/s时,水翼产生的水动升力将机身抬离水面;水翼水动升力峰值为6 395 N,约占飞机总升力的83%,双浮筒型水上飞机阻力增加较快,其阻力峰值约为水翼型水上飞机阻力峰值的1. 87倍,从而证明了水翼能够产生较大水动升力并能有效降低水上飞机的水动阻力。     

螺旋摆动液压缸间隙的优化设计

为获得螺旋摆动液压缸的润滑特性,在分析其结构和工作原理的基础上,设计7种不同径向间隙的螺旋副,使用Pro/E软件建立螺旋摆动液压缸内部流动油膜数学模型:利用Gambit 2.3.16进行结构化六面体/楔形网格划分后导入Fluent 6.3.26中,采用层流模型和SIMPLE算法,对不同径向间隙螺旋副内油膜三维流场和同一间隙不同偏心距下的螺旋流动特性进行模拟,得到螺旋副内部压力场以及承载力、刚度、最高温度、流量与间隙之间的关系.研究结果表明:螺旋副在径向间隙为0.10mm时性能最佳:为获得较大的承载性能,同一半径间隙,制造条件允许且能形成流体动压润滑条件下应选择较大的偏心距:当缸体和空心螺杆的表面粗糙度分别为3.2um和1.6μm,最小膜厚大于9μm时,能够形成良好的流体动力润滑.     

舵的布置对螺旋桨水动力性能的影响

为了研究大型水面船舶船-桨-舵干扰作用,探讨舵的布置设计原则,以某大型四桨两舵水面船舶为研究对象,采用雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方法,基于滑移网格模型,建立了不考虑自由液面效应的船-桨-舵整体数值模拟计算模型,重点研究了舵的位置变化对螺旋桨水动力性能的影响.数值计算结果表明：对于四桨外旋船舶,外前桨的水动力性能对舵的横向和纵向位置移动不是很敏感,而内后桨则比较敏感;在一定范围内,内后桨的推力系数和扭矩系数随舵与船体中纵剖面的横向距离和纵向距离增大而减小.     

高速水润滑止推轴承的滑移润滑性能研究

建立了多种具有不同滑移区域分布特征的推力瓦数学模型,在考虑流体边界滑移效应、扩展了经典Reynolds方程并设定合理边界条件的基础上,借助MATLAB软件对模型进行数值仿真求解,研究了滑移区域分布方式、面积占比及滑移长度对轴承动压润滑性能的影响。结果表明,在靠近流场入口处沿周向分布滑移区域能显著提升不同转速条件下的推力瓦面承载力;当滑移区域面积占瓦面面积比介于0.3~0.4且滑移长度为1000nm时,轴承推力瓦面具有最优动压润滑性能。     

高压往复轴动密封柱塞偏心率

为探讨偏心柱塞的液体漏耗及受力特点 ,对准二维Reynolds方程进行数值求解 ,获得柱塞受力分布的三维曲面及漏耗特征曲线 ,分析了偏心率对柱塞自扶正能力的影响 ,讨论了极限偏心位置对密封性能及设备磨损的影响 ,结果表明 :柱塞偏心位置是造成内漏耗不可忽视的因素 ;在适当的偏心率下 ,柱塞保持一定的自扶正能力 ;处于极限偏心位置的柱塞会丧失自扶正能力 ,这是高压轴密封极为危险的位置 ,是制约更高压力生成的重要因素     

回转状态下导管螺旋桨水动力特性实用数值模拟方法

以数值模拟手段研究作为水下机器人主要姿态与轨迹控制机构的导管螺旋桨在回转状态下的水动力特性。首先根据所要计算的导管螺旋桨的几何要素构造导管和螺旋桨的三维几何模型,在此基础上采用动网格技术以计算流体力学方法借助计算流体力学软件Fluent,采用有限体积法在导管和螺旋桨所在的流域内求解其N-S方程以此对在作回转运动的水下机器人流场作用下导管螺旋桨以一定转速和一定来流方向下所产生的推力特性进行数值模拟分析,观察在水下机器人主体流场干扰下螺旋桨推进器的水动力现象。为验证所采用的预测导管螺旋桨水动力特性数值方法的有效性,在Ka 4-70/19A标准导管螺旋桨已有实验数据的基础上,将数值模拟结果与试验结果进行比较,对比结果表明本文所采用的数值方法是可靠的。     

摩托车发动机缸套内表面激光微造型的润滑工艺

基于流体动压润滑理论,建立了摩托车发动机缸套表面有规则抛物面微凹腔结构的流体动压润滑数学模型;结合雷诺空化边界条件、利用超松弛迭代法、采用Matlab编程求解离散后的数学模型;分析了各种工艺参数对流体动压润滑性能的影响规律,得到了最优的理论工艺参数组合.     

水陆两栖飞机船体水动力矩特性研究

船体水动力矩特性是水陆两栖飞机水动力性能的重要部分。为了研究某型飞机船体的水动力矩特性,开展了单船身模型水池力矩试验,详细研究了飞机纵倾角、断阶吃水及试验速度对船体水动力矩的影响,并对试验结果的可信度进行对比论证。结果表明该力矩试验得到的船体力矩特性数据具有较高的可信度,船体水动力矩随着断阶吃水和试验速度的增大而增大,而随着纵倾角则呈现先增大再减小的趋势。     

三体船斜航流场与操纵性位置导数面元法分析

以三体船操纵运动水动力预报为背景,采用势流理论有升力三维面元计算方法,计算分析了不计兴波斜航下三体船的操纵运动水动力导数．计算得到了三体船不同侧体位置布局下斜航运动时的船体表面压力分布、横向力以及转首力矩等数据．根据计算结果,分析三体船侧体位置布局对主体附近流场和受力的影响情况,以及侧体布局对三体船操纵性水动力、操纵运动特性的影响．研究结果表明片体布局对三体船流场分布、横向力和转首力矩有重要影响．     

圆柱在波浪中入水的数值模拟

为了研究波浪对圆柱入水过程的影响,采用二维CFD(Computational Fluid Dynamic)方法数值模拟了圆柱在规则波中的入水过程.该方法采用自由液面捕捉法和直角切割网格系统分别处理自由液面和物体动边界,结合推板造波和海绵阻尼消波原理而实现数值造消波,并分析波浪参数(波高、周期和圆柱入水时的波浪相位)对圆柱入水动力特性的影响.以在波浪中的起重船上悬吊圆柱入水作为工程应用实例进行数值模拟,研究不同工况下绳索的张力变化和重物的运动特性.