基于UG/Grip的船用螺旋桨铸造工艺型值处理技术

为解决船用螺旋桨铸造前的计算机工艺辅助设计问题,采用UG/Grip二次开发技术探讨螺旋桨铸造工艺模型的建立及虚拟测量的关键技术,实现桨叶导、随边及叶背、桨毂的缩尺和加工余量的正确处理,并实现了对桨叶三维型值点的虚拟测量,从而使螺旋桨工艺辅助设计过程变得更加方便、科学、准确.     

基于叶型重构的三维模型修复技术研究

精确的几何模型是进行有限元分析、计算流体力学分析的基础,通过各种CAD、CAE软件建模结果的共享可以有效地减少几何模型前处理的工作量。但是各种CAD、CAE软件建立的三维几何模型文件在互相转换过程中容易出现变形和失真问题。该文针对某螺旋桨桨叶几何模型文件在转化过程中出现的变形和失真问题,研究了一种基于叶型重构的三维模型修复技术,实现了螺旋桨桨叶几何模型的修复和利用。     

基于MATLAB和ProE的螺旋桨三维建模

为满足螺旋桨设计效率和现代制造的精度要求,提出一种快速生成螺旋桨三维模型的方法.采用MATLAB语言编程,依据螺旋桨二维制图的投影关系和螺旋桨设计参数,在MATLAB中计算出螺旋桨桨叶叶面特征点的空间笛卡尔坐标,利用MATLAB绘制螺旋桨桨叶的三维曲线.最后,将三维螺旋桨叶面特征点的空间坐标导入ProE,生成三维实体螺旋桨.该方法可使繁琐、复杂、重复和容易出错的螺旋桨三维建模过程变得准确易行.     

硬质合金内冷钻头三维参数化建模研究

针对硬质合金内冷钻头结构复杂、尺寸多、建模难度大的问题,进行三维参数化建模,在UG软件中建立了三维参数化设计系统。按照设计参数,首先将端刃截形沿螺旋线扫掠,生成内冷钻头的螺旋槽模型。其次,与传统麻花钻的钻尖仅包含单曲面或双曲面不同,内冷钻头的钻尖包含了第一后刀面、第二后刀面等多个曲面;根据端刃第一后角、第二后角、Gash角等具体参数,建立了第一后刀面、第二后刀面、Gash面等钻尖曲面的模型。在细节处理部分,由于退刀槽由光滑曲面过渡衔接而成,难以通过数学模型的方式进行建模,因此利用UG强大的曲面造型功能,使用桥接曲线、网格曲面等操作,生成了过渡自然的退刀槽模型。运行实例表明,硬质合金内冷钻头三维参数化设计系统能够根据设计需要快速完成三维模型的建立,生成的模型准确描述了螺旋角、端刃后角、Gash角等关键参数,在退刀槽等细节部位过渡自然,实现了硬质合金内冷钻头三维模型的精确表达。     

复合材料螺旋桨非定常流固耦合特性数值分析

针对船用复合材料螺旋桨在非均匀流中的水弹性问题,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方法(RANS)和有限元方法(FEM)分别求解螺旋桨流场和结构场,并结合滑移网格和动网格技术,建立了船用复合材料螺旋桨双向瞬态流固耦合计算方法.以DTMB4381桨为对象,采用ANSYS ACP构建复合材料桨有限元模型,计算了正交各向异性碳纤维复合材料(CFP)桨在均匀流场和非均匀流场中的水动力性能和结构响应.研究表明:CFP桨的流固耦合效应较小,在均匀流中具有与刚性桨基本相当的水动力性能;CFP桨在非均匀流中桨叶结构响应(位移、速度和加速度)在高伴流区域、叶梢和导边区域较大,变化也更为剧烈.     

船用铜合金螺旋桨的检验要点分析

为了进一步明确对船用铜制螺旋桨的检验要求,保证船舶安全,考虑到国内外标准的要求及中国船级社的规范,并结合国内铜合金生产者的生产经验,列明了目前世界上主要船用铸造铜合金螺旋桨的成分设计和机械性能,分析了铜合金金相组织对螺旋桨性能的影响,阐述了对铜制螺旋桨进行无损探伤过程中的注意事项,并推荐一种对4叶组合式螺旋桨进行静平衡试验的替代方法．供验船人员对螺旋桨进行产品检验时参考．     

船舶空调舱室夏季制冷工况的建模与仿真

为解决船员培训中船用空调模拟器操作问题,建立了船用空调仿真模型,利用Simlink模块得出的仿真曲线为船用空调模拟器设计提供了可靠的依据,实现了对船用空调系统运行工况的实时仿真、动态仿真.正确可靠的数学模型和精确的仿真曲线为船舶空调模拟器的设计提供了有力的保证,为船用空调的设计提供了可靠的科学依据.     

基于CAESES的船用螺旋桨三维建模研究

为实现船用螺旋桨快速、准确地三维建模,本文以KP505桨为例,基于CAESES软件提出了一种快速生成螺旋桨实体模型的方法。首先以Fortran编程语言为主体,通过输入螺旋桨的几何参数求解全局坐标系下桨叶表面网格点的空间坐标,然后采用Excel对空间坐标值进行二次处理得到符合CAESES的输入文件,将文件内容输入CAESES的feature中,执行相应的操作命令生成完整的螺旋桨实体模型,最后运用CFD方法对模型的敞水性能进行计算,通过与试验结果进行比对验证建模方法的准确性。结果表明:该方法能有效提高螺旋桨的建模效率,简化设计过程。     

螺旋桨多种工况敞水性能数值预报

为快速、简便、低成本地获取螺旋桨多种工况下推力系数和转矩系数,根据螺旋桨基本参数,推导并建立空间三维螺旋桨型值点数学模型,并采用Matlab语言进行编程,将计算得到的型值点导入前处理软件,建立光滑的三维螺旋桨模型.以某型AU桨为研究对象,运用计算流体动力学(CFD)方法对其在黏性流场中的正车前进、正车后退、倒车前进及倒车后退4种工况的敞水性能进行数值模拟,给出不同进速系数时的推力系数、转矩系数、桨叶表面压力分布.结果表明,绝大部分计算值与试验值吻合良好,可满足工程应用的要求.     

螺旋桨静平衡检测算法改进及实验研究

针对大型船用螺旋桨制造完成后存在的静不平衡量的问题,基于静压球面轴承悬浮结构开发了螺旋桨立式静平衡检测装置。在对其结构和工作原理进行分析的基础上,利用力矩平衡原理,提出改进的求解螺旋桨静不平衡量的算法,能快速地计算出不平衡质量和其位置。通过一次性打磨或配重,将螺旋桨静不平衡量控制在允许范围内,简化了传统的反复多次打磨配重的过程;同时数据采集处理系统以单片机为核心对称重传感器数据进行采集、处理和显示。试验结果表明,该检测系统在试验过程中运行稳定,测量数据精确。     

A Semi-Automatic Thickness Inspection Technique for Marine Propellers

This paper describes the design and development of a Semi-Automatic Precision Caliper System to measure the thickness of an outboard marine engine propeller blade. Several commonly used methods for measuring the thickness of a propeller blade are reviewed in this paper. These include the P rops Scan, 3D Vision System and Black Dog. However, the operating practices and availability of different facilities in industry necessitate a more cost-effect ive approach. An alternative method using a Semi-Auto...     

螺旋桨边界层的实用计算方法与油膜实验

本文将作者提出的计算旋转螺旋面三维边界层的方法推广于螺旋桨桨叶表面边界层计算.为检验此法,进行了两个桨模的桨叶表面油膜流线实验.文中讨论了油膜流迹与桨叶表面实际的极限流线间发生偏离的多种影响因素,以及预估边界层转捩点的方法.数值计算表明,本文方法计算量小,收敛性好,结果可信.     

切割桨叶随边以适应船-机-桨的匹配

船机桨匹配的优劣直接影响船舶的正常运行。对试航后负荷偏重的桨叶可采用切割随边的方法来减轻负荷，从而达到较好的匹配。文中对具有ＮＡＣＡ－６６ｍｏｌ．，ａ＝０．８剖面的两只浆模（Ａ，Ｂ）进行了３％、５％、７％随边切割后的计算和敞水试验，得出随边切割引起的螺距及拱度的变化，并建立了一个根据实船试剂结果来切割随边以适应的船机桨匹配的简易方法。     

翼剖面二相流压力分布计算

在船用螺旋桨桨叶表面充气以形成气膜是改善其空泡特性的有效方法之一．应用薄边界层理论和源汇分布面元法实现了水气二相流在叶剖面上的流动匹配计算,确定了水动力压力分布和空泡斗,揭示了空泡性能变化的机理．通过同NACA4412非对称叶剖面和NACA0012对称叶剖面压力分布试验结果的比较表明,数值模拟计算结果是可信的,从而为半潜桨和表面切入桨设计的水动力性能计算提供了有效的数值方法．     

桨叶尖削对高空无人机气动性能影响

螺旋桨在临近空间高速运转时,由于工作环境大气物理特性,桨尖区域受空气压缩性影响严重,使螺旋桨气动性能降低。为了改善高空螺旋桨的高速性能,将翼尖修形的思想应用于高空无人机螺旋桨上,分别对螺旋桨桨尖区域进行不同角度的尖削。计算模型应用多参考系模型和周期性边界条件,对不同尖削桨叶运行状态进行模拟并对桨叶气动性能进行计算,根据计算结果分析桨叶尖削对螺旋桨气动性能的影响。研究结果表明：对螺旋桨桨尖区域进行尖削,可以减缓桨尖空气压缩性影响,减小桨尖阻力,进而提升螺旋桨气动性能,且当尖削角度α=70°时,螺旋桨的高速性能最佳,其气动效率相比与原始桨叶提升约5%。     

螺旋桨空化初生的判定和空化斗的数值分析

摘要：
为了实现空化多相流模拟在螺旋桨空化初生和空化斗预报中的应用,采用改进Sauer空化模型和修正剪切应力输运(SST)湍流模型,对NSRDC4381桨的叶背和叶面片空化初生、梢涡空化初生和空化斗底线特征进行了模拟、校验和分析,提出了“当σ>σi时,叶梢截面压力系数分布不再改变”的空化初生判定准则,并分析了其适用范围. 同时,将空化斗由传统的三区细分为五区,以更准确地描述不同工况点的桨叶空化状态. 结果表明,在设计和非设计进速系数下,预报桨叶叶背和叶面不同叶截面的初生空化数均与实验值吻合较好;模拟梢涡空化初生再现了局部梢涡空化和导边梢涡空化同时存在的现象,证明了分别用叶背07 R截面和叶面04 R截面的片空化初生曲线来表征叶背和叶面可视梢涡空化初生的合理性. 空化初生判定准则适用于空化斗底线上方的叶背和叶面片空化区. 将空化斗底线下方区域进一步细分为叶背03 R至叶梢的片空化区以及叶背与叶面同时片空化区,以更好地在工程中应用空化斗来描述桨叶空化形态和求取空化航态的航速.     

螺旋桨非定常性能计算的升力面方法

本文利用非定常数值升力面方法计算了运转于非均匀流场中的螺旋桨性能,该方法建立在作者提出的新的定常螺旋桨尾涡模型的基础上,在用圆锥螺旋面模拟的过渡区尾涡片中,加入了泄出涡以反映非定常特性.数值计算的升力面方法采用离散的涡、源奇点系,并编制了相应的非定常性能计算的计算机程序.最后,对14届ITTC 螺旋桨委员会提供的实例以及其他例子作了比较计算,结果表明,本法是可行的.     

船用螺旋桨理论及其应用研究进展

论述了船用螺旋桨理论设计与计算研究的进展；讨论了升力面理论方法中尾涡模式函数，面元法中的随边库塔条件的数值处理，以及纳维-斯托克斯方程方法中流域计算匹配的数值方法；给出了相关理论方法在螺旋桨水动力性能黏性修正、翼剖面二相流水动力计算和新型螺旋桨叶剖面设计开发研究中的应用实例．应用计算表明，所提供的数值方法是有效的．有关螺旋桨水动力性能的黏性修正、叶剖面二相流计算和桨叶叶剖面设计等方法，对于工程应用具有参考价值．