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空泡下双向冰级桨水动力性能试验研究
1
作者 郑思洁 周利 +2 位作者 刁峰 丁仕风 刘仁伟 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期70-80,共11页
针对空泡效应对双向冰级螺旋桨的正车性能和倒车性能的影响,本文采用螺旋桨模型空泡水筒试验方法,探讨均流环境中空泡数和进速系数对螺旋桨正车和倒车水动力影响,以及在冰阻塞环境中空泡数、进速系数和冰-桨距离对螺旋桨正车和倒车水动... 针对空泡效应对双向冰级螺旋桨的正车性能和倒车性能的影响,本文采用螺旋桨模型空泡水筒试验方法,探讨均流环境中空泡数和进速系数对螺旋桨正车和倒车水动力影响,以及在冰阻塞环境中空泡数、进速系数和冰-桨距离对螺旋桨正车和倒车水动力性能影响。研究结果表明:均匀流环境中定水速变转速,严重的空化现象对推力和扭矩的削减大于由螺旋桨转速增加而增加的推力和扭矩;冰阻塞环境中定转速变水速,螺旋桨推力和扭矩受到冰阻塞和空泡共同作用,当空化严重时,推力和扭矩不再随阻塞距离的减小而增加;本双向螺旋桨的倒车性能要比正车性能差,进速系数越大,性能差越大,均匀流中进速系数为0.7时,推力系数的差值在80%左右;冰阻塞中随着冰-桨距离的增加,水动力差值随之增加,但增加幅值较小;空泡不断地在桨叶生成,并在与桨叶分离时快速溃灭,随着冰-桨距离的减小,近冰桨叶表面空化现象越严重,空泡发生面积越大,且空泡形状越不规则。 展开更多
关键词 空泡效应 双向冰级桨 均匀流 冰阻塞 水动力
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冰阻塞环境对螺旋桨水动力和空泡影响试验研究
2
作者 韩康 王超 +2 位作者 叶礼裕 武珅 熊伟鹏 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期81-91,共11页
为了探究阻塞环境对冰区桨水动力和空泡特性的影响,辅助冰区螺旋桨的优化设计,本文在大型循环水槽中搭建冰阻塞环境下螺旋桨水动力性能和空泡特性的测试平台,测量和观察常压和减压状态下不同冰桨阻塞参数时螺旋桨及单桨叶的水动力载荷... 为了探究阻塞环境对冰区桨水动力和空泡特性的影响,辅助冰区螺旋桨的优化设计,本文在大型循环水槽中搭建冰阻塞环境下螺旋桨水动力性能和空泡特性的测试平台,测量和观察常压和减压状态下不同冰桨阻塞参数时螺旋桨及单桨叶的水动力载荷和空泡形态。试验结果表明:冰阻塞条件下的螺旋桨水动力性能是由冰桨阻塞参数、空泡环境和螺旋桨运行工况综合作用的结果,在冰块阻塞效应和邻近效应、螺旋桨抽吸作用、冰块周围回流区以及“皮鲁埃特效应”综合影响作用下冰块和螺旋桨之间会诱发连体涡空泡并导致螺旋桨水动力性能剧烈波动。 展开更多
关键词 冰区桨 水动力性能 冰阻塞 空泡
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冰阻塞对螺旋桨推力性能影响数值分析
3
作者 沈中祥 郑思洁 刘仁伟 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第2期14-19,共6页
船舶航行于冰区时,水中的冰块与船舶产生相互作用,对船体本身以及水下装备如螺旋桨等产生直接的碰撞及间接的干扰.高转速螺旋桨所在的流场内,冰块与螺旋桨的直接碰撞几率很小,而冰块的间接干扰却一直伴随着船舶在整个冰区内的航行.针对... 船舶航行于冰区时,水中的冰块与船舶产生相互作用,对船体本身以及水下装备如螺旋桨等产生直接的碰撞及间接的干扰.高转速螺旋桨所在的流场内,冰块与螺旋桨的直接碰撞几率很小,而冰块的间接干扰却一直伴随着船舶在整个冰区内的航行.针对无冰及不同冰况下的VP1304螺旋桨进行建模,开展螺旋桨推力系数变化理论分析与STAR-CCM+数值模拟工作,并进行数值模拟与模型试验的验证,研究不同浮冰位置、浮冰尺寸对螺旋桨推力系数的影响.结果表明:数值模拟与模型试验对比工作的结果吻合良好.推力系数值的敏感性随浮冰尺寸增加及浮冰与螺旋桨距离减小而变化越大;在进速系数为0.1时,各个冰况下螺旋桨推力系数相较于无冰流场增加2%左右,随着进速系数的增加,推力系数增加也越快;在进速系数为1.0时,浮冰尺寸为2D、距离螺旋桨0.1 m处,推力系数增加37%左右. 展开更多
关键词 冰区船舶 螺旋桨 冰阻塞 STAR-CCM+
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冰阻塞对倒车螺旋桨空化和水动力性能的影响
4
作者 郑思洁 周利 +1 位作者 丁仕风 高俊亮 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期83-92,共10页
针对极地船舶在冰区航行时空泡对螺旋桨倒车性能的影响,采用敞水螺旋桨模型试验和基于RANS黏流CFD数值模拟的方法,开展双向破冰船螺旋桨在冰阻塞环境下倒车性能研究。研究结果表明,在空泡数σ为4.0和1.5,冰-桨距离L/D从0.7减小到0.3时,... 针对极地船舶在冰区航行时空泡对螺旋桨倒车性能的影响,采用敞水螺旋桨模型试验和基于RANS黏流CFD数值模拟的方法,开展双向破冰船螺旋桨在冰阻塞环境下倒车性能研究。研究结果表明,在空泡数σ为4.0和1.5,冰-桨距离L/D从0.7减小到0.3时,推力系数和扭矩系数呈现先增加后减小的趋势,空泡覆盖面积增加。在进速系数J=0.55、空泡数σ=1.5时,螺旋桨倒车性能最差。对于这一工况,当冰-桨距离L/D从0.7减小到0.3时,推力系数从0.141增加到0.147,然后减小到0.137,扭矩系数从0.023 1增加到0.023 9,然后减小到0.022 8;冰-桨距离L/D=0.3时近冰块桨叶吸力面上空泡覆盖面积约为L/D=0.7时的3倍,螺旋桨尾流在冰阻塞影响下偏转了14°。这项研究可为极地船舶冰区螺旋桨设计提供技术支持。 展开更多
关键词 冰区螺旋桨 倒车 冰阻塞 空化性能 水动力性能
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冰阻塞诱导的连体涡空泡及其发生机理分析 被引量：1
5
作者 薛庆雨 武珅 +1 位作者 顾湘男 翟树成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2020年第5期90-95,共6页
[目的]连体涡空泡会导致螺旋桨诱导船体激振力急剧上升。因破冰船螺旋桨的负荷通常较大,再加之浮冰阻塞的复杂影响,发生连体涡空泡的风险较高,需要对其作用机理予以探索性的分析。[方法]在大型空泡水筒中开展机理性试验,并结合数值模拟... [目的]连体涡空泡会导致螺旋桨诱导船体激振力急剧上升。因破冰船螺旋桨的负荷通常较大,再加之浮冰阻塞的复杂影响,发生连体涡空泡的风险较高,需要对其作用机理予以探索性的分析。[方法]在大型空泡水筒中开展机理性试验,并结合数值模拟手段,引入“皮鲁埃特效应”对连体涡空泡周围的流场进行详细研究。[结果]结果显示:当冰模型下端面至螺旋桨轴中心的距离H为桨模型直径D的0.25倍时,调节冰模型与螺旋桨的轴向位置可以诱发连体涡空泡;当H=0.5D时,连体涡空泡始终未发生。[结论]分析表明,较强的水动力相互作用、涡系结构以及“皮鲁埃特效应”是冰阻塞作用下螺旋桨连体涡空泡形成的机理。 展开更多
关键词 冰阻塞 连体涡空泡 涡系结构 皮鲁埃特效应
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冰阻塞参数对螺旋桨水动力性能影响试验研究 被引量：15
6
作者 武珅 曾志波 张国平 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期156-164,共9页
针对冰水混合环境下冰阻塞逼近效应对螺旋桨水动力性能影响,在空泡水筒开展了均流和冰阻塞条件下的螺旋桨模型水动力性能试验,测试了冰桨轴向、垂向间距等冰阻塞参数对不同运行工况的螺旋桨模型水动力性能影响。试验结果表明,冰阻塞物... 针对冰水混合环境下冰阻塞逼近效应对螺旋桨水动力性能影响,在空泡水筒开展了均流和冰阻塞条件下的螺旋桨模型水动力性能试验,测试了冰桨轴向、垂向间距等冰阻塞参数对不同运行工况的螺旋桨模型水动力性能影响。试验结果表明,冰阻塞物一方面改变流场特征直接影响螺旋桨模型推力和扭矩,另一方面改变桨叶的空泡特性进而影响水动力性能。在无空化状态,随着垂向和轴向阻塞逼近程度的加深,在冰阻塞环境螺旋桨模型推力系数相比于均流可产生40%和20%的增加;而在桨叶严重空泡的重载状态,螺旋桨水动力随冰桨间距的变化不明显,桨叶的空泡效应减缓了冰阻塞效应的影响程度。 展开更多
关键词 螺旋桨 水动力性能 空泡水筒 冰阻塞逼近效应
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空泡效应对冰阻塞环境下的螺旋桨性能影响研究 被引量：8
7
作者 武珅 刘亚非 +1 位作者 曾志波 张国平 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期110-121,共12页
针对空泡效应对冰区船舶螺旋桨在冰阻塞环境下的推进性能影响,在空泡水筒开展了均流和冰阻塞环境不同空泡数下的螺旋桨模型水动力性能对比试验。试验结果表明空泡效应减缓了冰阻塞环境下螺旋桨推力均值上升的程度,加剧了非定常变化的幅... 针对空泡效应对冰区船舶螺旋桨在冰阻塞环境下的推进性能影响,在空泡水筒开展了均流和冰阻塞环境不同空泡数下的螺旋桨模型水动力性能对比试验。试验结果表明空泡效应减缓了冰阻塞环境下螺旋桨推力均值上升的程度,加剧了非定常变化的幅度;冰阻塞环境螺旋桨受空泡影响发生推力突降的运行工况要早于均流环境。采用CFD方法对冰阻塞环境下的螺旋桨模型水动力和空泡特性进行了数值模拟,冰阻塞典型工况的螺旋桨模型水动力性能计算结果与模型试验结果误差在5%以内,在相同工况下桨叶表面的空泡形态模拟结果与模型试验基本一致,表明本文冰阻塞环境螺旋桨水动力和空泡性能的数值模拟方法具有较高计算精度。 展开更多
关键词 螺旋桨 冰阻塞环境 空泡效应 水动力性能 数值模拟
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冰阻塞参数对吊舱推进装置性能的影响
8
作者 白冰 周剑 +1 位作者 辛公正 顾湘男 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第3期16-21,共6页
为研究阻塞冰与吊舱推进装置相对位置变化引起的水动力性能变化规律、载荷分布特点和流场变化趋势,通过建立冰与吊舱推进装置相互作用的数值模型和理论计算方法,改变阻塞冰的状态和空间位置变化。计算结果表明:在来流方向,当阻塞系数相... 为研究阻塞冰与吊舱推进装置相对位置变化引起的水动力性能变化规律、载荷分布特点和流场变化趋势,通过建立冰与吊舱推进装置相互作用的数值模型和理论计算方法,改变阻塞冰的状态和空间位置变化。计算结果表明:在来流方向,当阻塞系数相同时,冰块尾端与桨盘面的轴向距离越近,螺旋桨的推力系数和扭矩系数越大;当阻塞面积相同时,螺旋桨的旋向对螺旋桨的推力系数和扭矩系数的影响不大;在相同阻塞系数下,垂向距离分布对螺旋桨的推力系数和扭矩系数几乎没有影响。冰块阻塞物对螺旋桨的阻塞面积越大,螺旋桨前面的低压区域越大;随着阻塞面积减小,阻塞物对螺旋桨的影响逐渐减小。研究结果可为冰区吊舱推进器的总体设计提供指导。 展开更多
关键词 吊舱推进装置 性能 冰阻塞参数 相对位置
原文传递
冰块阻塞状态的螺旋桨空泡激振力特性分析 被引量：3
9
作者 武珅 芮伟 曾志波 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第19期21-26,共6页
针对极地船舶在冰区航行时的冰水混合环境对螺旋桨性能影响,本文采用RANS方法对不同冰块阻塞和压力状态的螺旋桨非定常空泡和水动力性能进行数值模拟,分析了冰块阻塞状态对螺旋桨空泡激振力的影响规律。结果表明,冰块阻塞状态的螺旋桨... 针对极地船舶在冰区航行时的冰水混合环境对螺旋桨性能影响,本文采用RANS方法对不同冰块阻塞和压力状态的螺旋桨非定常空泡和水动力性能进行数值模拟,分析了冰块阻塞状态对螺旋桨空泡激振力的影响规律。结果表明,冰块阻塞状态的螺旋桨水动力性能由冰桨逼近的流场阻塞和桨叶空泡效应共同决定,冰阻塞物下游产生的低速低压回流区可改变螺旋桨附近流场结构和压力场分布,加剧桨叶空泡形态的不规则和螺旋桨空泡激振力的时域非定常性。从频域上看,冰桨阻塞作用造成螺旋桨空泡激振力的高阶量显著上升,空泡激振频率向高阶次移动。 展开更多
关键词 螺旋桨 冰阻塞状态 空泡激振力 数值模拟
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