螺旋桨伴流横向力理论的计算方法

根据机翼水动力理论,研究螺旋桨伴流横向力理论计算方法,同时深入分析船舶在倒车前航情况下螺旋桨伴流效应横向力方向的变化情况,进而针对船舶提出一个临界速度,并通过实例进行Matlab仿真.实验证明,提出的计算方法是正确的,对研究螺旋桨横向力有一定的参考价值.     

船用螺旋桨优化设计与参数分析

为了提高螺旋桨优化设计的质量和效率,克服传统优化设计方法依赖经验和难以获得理论上最佳设计方案的不足,以KP505桨为例,将试验设计方法、椭圆基(EBF)神经网络近似模型和遗传算法相结合,提出了基于神经网络近似模型的螺旋桨优化设计方法.用试验设计方法为神经网络近似模型的建立提供足量且高质量的训练样本,用神经网络近似模型替代面元法进行螺旋桨水动力性能计算,用遗传算法帮助设计者在设计空间内获得最佳设计方案.结果表明:该优化方法能够同时实现螺旋桨扭矩系数的降低和螺旋桨效率的提高,比面元法设计结果的解集范围更广,优化过程耗费的时间大幅度缩减.     

螺旋桨升力面理论设计

因为船舶螺旋桨相当于小展弦比机翼,用升力线理论进行设计往往精度不够,为此需要建立更精确的数学模型,本文在这方面提供了一个用升力面理论设计非均匀流场中大功率船舶螺旋桨的方法。本文应用升力面理论建立了螺旋桨叶剖面拱弧线的计算方法,编制了计算机程序。文中论述了计算的基本原理,建立了数值计算的方法及其计算公式,最后给出了某螺旋桨实例的计算结果。 利用升力面理论进行螺旋桨设计计算,关键是求得所选控制点上的诱导速度,而诱导速度的计算精度在于积分网格的划分和积分方法的选取。由于积分中区的计算对计算结果影响较大,本文加密…     

约束直接搜索法求解螺旋桨参数优化设计问题

建立了螺旋桨参数优化设计的计算模型，包括初步设计和终结设计两部分，都可归结为三变量（螺旋桨盘面比、螺距比、进速系数）的非线性约束优化问题，提出了组合复合形法和自适应随机搜索法的混合方法，经过算例比较，可更有效地解决复杂的非线性优化问题。     

螺旋桨理论设计与实验研究

本文对２７０００ 吨货轮的螺旋桨进行了理论设计与实验研究，结果表明，理论设 计方法［１］可以提供适宜的螺旋桨形状参数．并可以达到任务书要求的性能指标．为 将其用于产品设计做出了初步论证。     

部分流泵间接优化设计和理论分析

通过建立部分流泵扬程与其关键参数的表达式,基于泵扬程和效率之间关系的间接优化思想,以筛选出的部分流泵的主要几何参数和动力参数为变量,结合遗传优化算法,建立部分流泵的优化设计模型,借助Matlab软件对部分流泵进行优化.由部分流泵的基本方程,推导出滑移条件下其性能参数和几何参数的函数关系式,并对优化模型进行理论分析及数值验证,从而实现对此优化模型的进一步改善.     

螺旋桨滑流影响的研究进展

螺旋桨滑流影响的研究和其他领域一样,有理论和实验两种方法,另外,随着计算机的发展,数值计算方法快速兴起,目前这三种方法已成为研究螺旋桨滑流的主要手段。本文分别介绍了研究螺旋桨滑流影响的三种方法,回顾了基于三种方法已经做过的主要研究工作,讨论了三种方法的优缺点、存在的问题、研究发展趋势,提出未来应展开的工作。     

自由剪切流的参数共振理论

提出了包含有平均修正的参数共振理论，并研究了自由剪切流的二次稳定性问题，数值结果证明，三维亚谐波的人振对横向波数有很强选择性，而基频共振模式在很大的波数范围内显示出不稳定性，平均流的修正对亚谐共振有显著影响，对后者则影响很小     

螺旋桨气动/噪声多目标优化设计

针对某大尺寸螺旋桨开展气动/噪声多目标优化设计。基于升力面理论,开展了螺旋桨气动性能计算,通过与试验结果对比,验证了计算方法的准确性;基于Hanson频域远场噪声计算方法,开展了螺旋桨远场噪声评估;以螺旋桨桨叶沿展向分布的弦长、安装角、弯和掠为设计变量,在不改变螺旋桨桨叶数、半径和转速的情况下,以螺旋桨气动性能不降低和远场噪声降噪量最大为优化目标,开展螺旋桨的气动与噪声联合优化设计,优化设计结果与高精度计算结果进行了对比验证。优化结果表明,在不降低螺旋桨气动性能的情况下,优化设计的螺旋桨在1阶离散分量处的远场气动噪声降低5 dB,2阶和3阶离散分量处也有明显的降噪效果。     

挖掘过程及机械参数优化设计

在现场实验的基础上,利用挖掘机的挖掘轨迹方程,结合采矿工艺,确定了挖掘的边界条件;运用系统论的思想,对整个挖掘循环过程进行优化,解决了建立数学模型的难点·首次对挖掘过程的参数及工作机构几何参数,建立多目标函数,用复合形法进行优化,确定出合理的参数,具有普遍性意义,对设计有实际指导意义·     

EPS参数的优化设计及仿真

为了提高汽车操纵的轻便性和灵活性,提出了将单纯形方法与模糊PID控制方法相结合设计EPS控制器的改进方法,为优化设计提供了理论依据.建立了EPS的数学模型、设计了调节控制器参数的模糊控制规则,并运用MatLab优化控制工具箱建立系统模型并进行了Simulink仿真实验研究.仿真结果表明:本设计方法大大地改善了系统的时域响应,提高了汽车操纵的轻便性和灵活性.     

非均匀流场中大功率船舶螺旋桨的理论设计

本文提供了在非均匀伴流场中大功率船舶螺旋桨的理论设计方法．对适应非均匀伴流场的螺旋桨提出三点基本要求。应用本设计方法及其计算程序对一艘二十万吨油轮进行计算．结果表明，在实桨的空泡性能及推进效率方面均有收益．应用本设计方法也曾对某舰艇的螺旋桨进行计算，结果同样是令人满意的。     

单桨船尾部伴流场参数与螺旋桨激励引起船体梁振动响应预报

根据单桨船模型伴流场试验资料及实船振动响应测量数据．采用回归分析方法， 获得尾部伴流场某些特征参数、螺旋桨诱导的叶频激励引起船体梁尾端加速度预报公 式。     

基于纵倾与侧斜的螺旋桨优化设计

螺旋桨的特征参数之间相互制约、影响,共同决定着螺旋桨的水动力、空泡以及振动等性能。本文以粒子群算法为工具,基于面元法理论,以4382型螺旋桨为模型桨,以侧斜、纵倾为优化变量对其进行优化设计。侧斜和纵倾采用贝塞尔曲线拟合方式进行综合考虑,以螺旋桨的效率为优化目标,对原桨及优化桨进行水动力性能分析。优化后桨叶的效率提高,压力分布得到改善,很好的抑制了空泡的发生。     

近似模型方法在螺旋桨优化设计中的应用

为了提高螺旋桨优化设计的质量和效率,将试验设计方法、近似模型和粒子群算法相结合,建立了基于近似模型的螺旋桨优化设计的方法.首先,以螺旋桨的几何参数为设计变量和以推力系数与效率为目标函数,引入试验设计的方法对整个设计空间采样,采用定常面元法预报程序计算出样本螺旋桨的水动力性能.其次,根据采样得到的样本库建立螺旋桨几何参数和水动力性能之间的克里格近似模型.最后,结合该近似模型和粒子群算法对螺旋桨的多目标优化设计.以P4382桨和Ka0.5导管桨为例,验证近似方法应用于螺旋桨优化设计的可行性.结果表明:近似模型方法能够实现目标桨的推力系数和效率的提高,而且优化速度快.     

船模伴流场的测量及伴流性质的评定

本文系上海交通大学船舶流体力学研究室关于船尾流场及螺旋桨激振研究课题的第一部分,主要介绍船模件流场的测量仪器、测试方法,从螺旋桨激振角度对伴流场性质的评价。此外,还给出了两艘船模伴流的测量及分析实例。     

螺旋桨流固耦合特性的数值模拟

基于ANSYS Workbench平台,利用其多场分析功能,采用求解RANS方程的方法,利用CFX求解器对螺旋桨3维流场进行数值模拟,利用有限元求解器计算螺旋桨结构响应,并将有限元求解器的设置输出为结构求解子程序,供CFX计算时调用以实现数据的实时双向传递,从而将流体计算与结构变形计算耦合起来,给出一种求解螺旋桨流固耦合问题的3维数值模拟方法,并通过与试验数据的比较验证了方法的可靠性.设定2种材料特性,对螺旋桨的水动力性能、桨叶变形及应力应变特性等进行了数值模拟.结果表明:材料特性对变形及应变较为显著,弹性桨的变形与应变较刚性桨约高1个量级;变形后的螺旋桨又对水动力性能及周围流场产生影响,弹性桨的推力和转矩均比刚性桨小.     

船用螺旋桨流固耦合振动特性分析

在船舶航行中,应避免激振力的频率与螺旋桨叶片固有频率接近而产生的共振,达到避振效果.分别使用直接耦合数值计算和瞬态激励实验方法,研究了某实桨叶片在空气中和浸入静水域中的固有流固耦合(FSI)振动特性.结果表明:数值计算与实验结果吻合较好;直接耦合法具有精度高和收敛性好的优点.根据工程实际要求,提出了螺旋桨叶片首阶振动频率的经验公式,估算精度满足要求,具有节省时间、提高效率的优点.     

引射器关键结构参数优化设计及验证

引射器的性能受几何尺寸影响,相关设计方法给出的结果差异较大,存在设计点偏离严重的问题.针对小膨胀比煤层气气井引射需要,利用基于气体动力学理论的索科洛夫经验公式对引射器进行初步设计,并通过CFD方法对其关键结构尺寸进行数值优化,得到关键结构参数如喷嘴间距、混合室直径、混合室长度及扩压室长度等对引射器性能的影响规律.对比分析理论设计和模拟优化得到的引射器几何尺寸,发现CFD方法优化后的引射器等熵效率较理论设计高出13%左右,并通过实验验证引射器在偏离设计工况时,等熵效率急剧降低,表明数值模拟设计的引射器效率最高,在工程上为偏离设计工况的引射器设计提供了参考.     

导管螺旋桨定常性能理论计算

建立了计算导管螺旋桨在均流中的定常水动力性能的数值方法，螺肇桨用涡格法，导管用面元法分别计算，两者的相互影响则通过迭代计算加以考虑，为了减少计量量，螺旋桨对导管的诱导速率周向平均值，从而使导管周围的非定常流动简化为定常对称流动，应用本法地ＪＤ简易导管桨系列进行了计算，数值结果试验数据吻合良好。