螺旋桨桨叶固有动力特性方法研究

应用有限元与边界元结构合的湿模态法对浸入静水域中螺旋桨桨叶进行固有动力特性研究,编制了３种单元组合模型与流固耦合计算分析程序;实桨计算结果与桨叶固有频率激振试验结果比较表明,计算值与实测值基本吻合,所采用的块体元、过渡元和厚壳元３种单元组合形成的有限元离散模型和Moriono双曲面元法在计算精度和计算效率方面比块体和厚壳有限元模型有所改善。     

基于面元法的吊舱推进器性能计算

为研究吊舱推进器性能,应用势流面元法开发了定常流中计入吊舱与螺旋桨桨叶相互作用的水动力性能计算方法.基于格林定理,考虑了分布在桨叶、桨毂、吊舱、支架的定常源和偶极子的联合作用,以及推进系统尾流场中偶极子代表的势流绕流的相互作用.对库塔条件进行设定,并基于三维问题的考虑,计算中引入了横向流的影响,保证随边单元上的压力相等.为满足推型吊舱螺旋桨设计的需要,给出了有关水动力和压力分布的数值模拟结果.计算结果与相应的试验数据的比较表明,计算误差在5%以内.     

带制流板舵在螺旋桨尾流中的水动力性能

提出了一种计算带制流板舵在螺旋桨尾流中水动力性能的方法，舵的水动力及周围流场用面元法计算，螺旋桨性能及尾流场通过无限叶数的简易螺旋桨理论来预估，而舵上下制流板的影响则应用升力面的涡格法来计算，舵、制流板、螺旋桨的干扰作用以迭代方法求得，由于采用了面元法，舵的水动力性能及表面压力分布的计算更为精确，文中不对带制流板舵的操纵性能进行计算和研讨，计算结果与实验值比较，吻合程度良好。     

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.     

圆柱形刀具侧铣船用螺旋桨原理与方法

针对船用螺旋桨设计时给出的切面型值点,采用三次均匀B样条拟合技术,得到了螺旋桨叶面和叶背的拟合曲面．针对目前螺旋桨加工中存在的加工精度和效率较低、需多次装夹、适用范围有限等缺点,在分析螺旋桨桨叶曲面特征的基础上,提出了基于圆柱形刀具二阶密切加工螺旋桨的方法．采用这种方法,工件只需一次装夹,即可完成全部表面的加工;同时由于刀具与桨叶曲面保持二阶密切,在保证加工精度的前提下可以显著提高加工效率．该法尤其适用于大盘面比螺旋桨的加工．     

桨叶变形对复合材料桨水动力性能影响

采用面元法与有限元法相结合的方法,对复合材料螺旋桨桨叶变形与水动力性能之间的关系进行了研究.利用基于速度势的低阶面元法对螺旋桨的受力特点进行分析,在此基础上给出复合材料螺旋桨性能提升的原理性说明;假设厚度分布与拱度分布不发生变化,推导了桨叶变形后螺旋桨几何参数的数学表达式;以某型螺旋桨为对象,利用建立的流固耦合算法,研究了复合材料螺旋桨桨叶变形特性及变形对水动力性能的影响,并给出了螺旋桨在不同工况下的最佳几何形状.研究表明:螺旋桨在不同工况下均具有最佳几何形状,相比于刚性桨,处于最佳形状的螺旋桨其效率均有提升,离设计工况点越远效率提升越明显.     

螺旋桨自身参数对空泡性能的影响分析

为了研究盘面比、纵倾、螺距比与侧斜对于螺旋桨空泡性能的影响，采用粘性计算流体力学方法开展了系列的数值计算分析．采用结构化网格方案，并将桨叶表面以及桨毂表面的网格进行加密．通过把4种湍流模型的计算结果与实验值对比，选择出合理的湍流模型．而后通过调整参数输入，分别改变盘面比、纵倾、侧斜和螺距比，比较螺旋桨表面空泡分布的相应变化，从而得出一些有价值的结论，为螺旋桨理论设计中参数的初步选择提供依据．     

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.     

基于CFD的导管螺旋桨桨叶折断故障监测与诊断研究

利用Fluent软件对导管螺旋桨进行三维非定常的数值计算,设定压力脉动监测点,并对提取的压力信号进行FFT变换,分析导管螺旋桨在正常工作和桨叶折断故障状态下的频谱特征,以此提出导管螺旋桨桨叶折断故障预测的CFD数值模拟方法。     

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．     

吊舱对螺旋桨水动力性能的影响

基于单桨式吊舱推进器定常水动力性能的理论计算方法及试验，探讨了吊舱对螺旋桨水动力性能的影响。性能理论计算中螺旋桨采用升力面理论涡格法，吊舱采用面元法，对螺旋桨与吊舱的相互影响进行了时间平均及迭代处理。通过计算分析了吊舱对桨叶载荷分布的影响，以及吊舱引起的伴流分布特性。     

全方向推进器叶片控制系统研究与实现

全方向推进器是由一组从船体中向水中的叶片组成，该组叶片绕垂直船体的轴线作公转运动的同时，还绕自身的固定轴自转．在此提供了全方向推进器叶片运动控制的一种实现方法．它主要以ATMega128和FPGA（现场可编程逻辑器件）为控制核心，完成了叶片自身旋转的位置伺服控制，成功实现了全方向推进器叶片的摆线轨迹运动．     

风力发电结构有限元建模及其地震响应分析

为研究不同精细程度的风力发电结构有限元模型在不同分析目的下的适用性,基于2MW三桨叶水平轴风力发电机,采用有限元软件ANSYS建立七种不同精细程度的风力发电结构有限元模型,以风力发电结构地震响应分析为例,得到各模型的响应结果,分别从变形、内力、应力以及应力集中四个方面分析各个模型的计算结果.研究结果表明：在计算风力发电结构的变形时,由于上部机舱及叶片对其影响较小,采用低阶单元即可得到较好的模拟结果;在计算塔底截面剪力和截面弯矩时,考虑机舱及叶片的有限元模型得到的结果较为精确,单元选择时需采用高阶实体单元;不考虑叶片、轮毂以及机舱得到的塔筒截面应力离散性较大,采用壳单元可较好地模拟塔筒截面应力;叶片、机舱等上部结构对门洞局部产生的应力集中影响较大,在计算时建议应用塔筒采用壳单元、门洞局部采用实体单元的多尺度模型进行模拟.     

基于CFD的螺旋桨桨叶折断水动力性能分析

基于CFD方法,对螺旋桨桨叶在不同位置折断时的水动力性能进行数值模拟。首先把CFD数值模拟结果与螺旋桨敞水试验结果进行比较,两者结果吻合良好;其次,对螺旋桨某一桨叶在不同半径处折断时的水动力进行计算,并对计算结果进行了回归;最后,对螺旋桨所有桨叶在同一半径处折断时的水动力进行数值模拟,对结果进行了回归分析。数值模拟结果与试验值吻合,回归结果可用于指导船舶的船-机-桨匹配工程实践。     

旋转叶轮内完全三元不可压缩流动变域变分有限元解

本文在文献〔1,2〕的基础上,提出了能具体实现泛函变域变分的有限元新解法。该方法能自动地、准确地确定求解域的未知界面,使其作为解的一部分。以文献〔3〕中的径向式叶轮作为算例,进行了数值计算,求解出了满足界面条件的流场的速度和压力分布以及自由尾涡面的形状位置。计算结果与实验值吻合得较好。     

复合材料螺旋桨水动力性能与结构响应数值研究

通过CFD计算复合材料螺旋桨水动力载荷,应用有限元法计算复合材料桨结构响应,并基于双向耦合算法实现复合材料螺旋桨在均匀来流下的流固耦合数值模拟.研究了不同进速系数和不同铺层角度工况复合材料螺旋桨的水动力性能及结构响应.结果表明,在进速系数J ≤ 0.8时,复合材料螺旋桨的推进效率明显高于同工况下的金属螺旋桨.随进速系数增加,复合材料螺旋桨推进效率先增加后减小,在进速系数J = 0.8时取得最大值.桨叶总变形和等效应力分布与铺层角度有较大关系.复合材料螺旋桨的螺距角较金属螺旋桨减小,减小的螺距角与桨叶攻角的变化相匹配,自适应地提高了该螺旋桨的推进效率.      

一种厚薄通用的矩形壳元及其应用

用含转角自由度的膜元和Mindlin板元组合,构造了一种厚薄通用的优质矩形壳元。算例验证表明该单元能有效地避免剪切闭锁和位移协调性问题;并且计算方法清晰,列式简单,具有准较高的确度性,可应用于一般工程实际问题。通过自编程序,进一步将该单元应用于薄膜的应力计算,可有效预测剪切薄膜的起皱区和起皱角。     

旋转对称壳体温度场的有限元分析

提出一种适合于分析旋转对称壳体温度场的壳体温度单元。此种单元假设温度沿厚度方向的变化可以用二次函数表示，从而精确地满足内外壁的各类边界条件；温度沿子午线方向的变化采用一般的插值函数表示、利用多点约束方程实现和旋转对称体单元的联结。由此建立的有限元分析的表达格式在数据准备和计算机运算时间上与现行算法比较都有很大程度的节省。实际算例表明此种单元的精度也是很好的。     

FL-61风洞壳体有限元分析与气压试验

基于有限元理论,应用Patran软件创建FL-61风洞壳体的有限元模型,分析其在极限压力工况下整体结构的刚强度情况;并与气压试验结果进行了对比。结果表明:在气压试验载荷作用下,风洞壳体的变形及应力计算结果与试验结果基本吻合。验证了有限元计算中对风洞模型进行的简化处理、选用的单元类型、边界和载荷条件的施加合理可行,风洞壳体的刚强度满足设计使用要求。