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气幕对螺旋桨空化负载噪声影响的数值模拟
1
作者 王运龙 陈志文 +2 位作者 梁国鹏 贾岳 谢广东 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2026年第1期86-95,共10页
为避免传统螺旋桨降噪措施成本高、普适性差等缺点,本文从声音传播路径入手,提出螺旋桨气幕降噪方法。首先基于计算流体力学方法计算出螺旋桨的空泡分布形态及叶片的压力脉动;再通过Keller气泡振动模型计算得到气幕的声学参数,利用有限... 为避免传统螺旋桨降噪措施成本高、普适性差等缺点,本文从声音传播路径入手,提出螺旋桨气幕降噪方法。首先基于计算流体力学方法计算出螺旋桨的空泡分布形态及叶片的压力脉动;再通过Keller气泡振动模型计算得到气幕的声学参数,利用有限元方法进行声学模拟,并分析总结气幕对螺旋桨噪声的衰减规律。研究发现,当气幕与螺旋桨距离增大时,降噪效果变强,最大降噪幅度保持在8 dB左右;气幕厚度的变化不会对螺旋桨噪声产生明显影响,降噪幅度始终保持在9 dB左右;气幕中的空气体积分数在1%以下时,体积分数的增加会明显降低螺旋桨的辐射噪声,降噪幅值8 dB左右。 展开更多
关键词 螺旋桨噪声 气幕 降噪 空化 有限元方法 数值模拟 多相模型 噪声传播
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环形桨水动力性能数值分析
2
作者 赵雷明 袁帅 +2 位作者 孙群 冯毅 杨素军 《船舶》 2026年第1期125-132,共8页
为探究环形桨的水动力性能优势及桨叶表面压力分布特性,该文首先研究了环形桨构型参数,对整桨进行参数化处理,构建了第一代环形桨模型;然后基于Star CCM+软件对该桨进行了敞水性能和压力分布计算,通过调整螺距获得第二代环形桨并优化其... 为探究环形桨的水动力性能优势及桨叶表面压力分布特性,该文首先研究了环形桨构型参数,对整桨进行参数化处理,构建了第一代环形桨模型;然后基于Star CCM+软件对该桨进行了敞水性能和压力分布计算,通过调整螺距获得第二代环形桨并优化其表面压力分布。研究表明:环形桨的构型设计需要引入新的参数;其敞水性能与常规桨趋势相近,但最大效率偏低;环形桨翼型选择、参数定义等的不尽合理,会导致前桨叶正负压区均存在压力损失,从而在一定程度上恶化表面压力分布;调整环形桨前后桨叶的螺距分布,可以明显优化桨叶表面压力分布。 展开更多
关键词 环形桨 参数化构型 敞水性能 压力分布 数值分析
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低噪环形螺旋桨新参数化方法设计及其水动力噪声研究
3
作者 刘鹏 李帅强 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期156-166,共11页
[目的]环形螺旋桨旋转形成的涡流分布于整个叶片,可有效防止梢涡泄出,使漩涡在水中快速消散,减少水动力噪声传播;然而,环形螺旋桨结构比较复杂,使用常规螺旋桨的建模方法难以对环形螺旋桨进行建模,因此需要研究环形螺旋桨的参数化建模... [目的]环形螺旋桨旋转形成的涡流分布于整个叶片,可有效防止梢涡泄出,使漩涡在水中快速消散,减少水动力噪声传播;然而,环形螺旋桨结构比较复杂,使用常规螺旋桨的建模方法难以对环形螺旋桨进行建模,因此需要研究环形螺旋桨的参数化建模方程。[方法]引入螺旋桨轴距的概念,将环形螺旋桨的数学建模方程表示为随轴距变化的函数关系。定义与环形螺旋桨坐标系xy平面夹角为α的基准面,确保环形螺旋桨的参考线位于与旋转轴成α的基准面上,以该参考线为基准,基于类−形函数转换法(CST)构建沿参考线分布的NACA翼型,形成三叶环形螺旋桨模型。进一步引入FW−H声类比方程,对比环形螺旋桨和DTMB P4119螺旋桨的流场和非空化噪声。[结果]试验结果表明,相同推力条件下,环形螺旋桨的降噪效果显著优于DTMB P4119螺旋桨:在径向平面一定半径的圆周上,其各测点总噪声声压级比DTMB P4119螺旋桨降低约4 dB;在轴向平面一定半径的圆周上,各测点总噪声声压级比DTMB P4119螺旋桨降低4~6 dB。[结论]所提方法可为环形螺旋桨设计提供参考,全面分析与评估噪声水平,可为船舶和水下航行器等装备的水动力噪声抑制提供理论借鉴依据,同时为降低水下航行器和船舶的螺旋桨水动力噪声提供技术支撑。 展开更多
关键词 环形螺旋桨 水动力噪声 参数化 类−形函数 参考线 NACA翼型 FW−H声类比
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基于RBF的船舶调距桨螺距失控故障诊断研究
4
作者 刘润泽 侯显斌 黄英吉 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第1期114-119,共6页
为实现船舶调距桨螺距失控故障的精准诊断,提出基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的智能诊断方法。通过AMESim仿真平台构建调距桨液压系统多工况模型,模拟液压泵吸入口堵塞、液压缸内泄漏、安全阀弹簧失效等5类典型故... 为实现船舶调距桨螺距失控故障的精准诊断,提出基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的智能诊断方法。通过AMESim仿真平台构建调距桨液压系统多工况模型,模拟液压泵吸入口堵塞、液压缸内泄漏、安全阀弹簧失效等5类典型故障,采集系统压力、流量及温度等9维特征参数构建数据集。采用Z-score标准化方法消除量纲差异,结合网格搜索算法优化RBF神经网络扩展参数,建立单隐层故障分类模型,并通过Matlab实现网络训练和验证。结果表明,该方法分类准确率达96%,与传统BP神经网络相比,诊断效率提升23%,误报率降低至3.8%,验证了该模型对非线性故障特征的强适应性和高可靠性。研究成果可为船舶机电设备智能诊断提供可推广技术方案。 展开更多
关键词 调距桨 RBF神经网络 故障诊断 AMESIM仿真
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艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷特性研究
5
作者 孙国仓 刘翱 +1 位作者 周福昌 庞福振 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期79-84,共6页
针对艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷难获取等问题,基于计算流体动力学结合LES(大涡模拟)方法开展了艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷特性研究,建立了艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷的预报方法及流程,并通过标准桨与公开文献中实验结果对比验... 针对艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷难获取等问题,基于计算流体动力学结合LES(大涡模拟)方法开展了艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷特性研究,建立了艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷的预报方法及流程,并通过标准桨与公开文献中实验结果对比验证了方法的有效性;分析了艉部伴流作用下螺旋桨周围涡系分布,探究了来流速度和转速参数对螺旋桨激励载荷的影响规律.研究表明,艉部伴流作用下,螺旋桨后方形成包括梢涡、随边涡及毂涡在内的旋涡系统,且螺旋桨激励载荷均随着来流速度和转速的增加而增大,在2~5 m/s的来流速度范围内,速度每增加1 m/s,尾翼后方平均脉动压力总级增大约5 dB,而转速变化带来的影响较小. 展开更多
关键词 来流速度 转速 涡系分布 螺旋桨激励载荷 艉部伴流
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基于改进空化模型的离心泵空化特性分析
6
作者 苏永生 曹玉良 +1 位作者 李雁飞 屈铎 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第5期15-22,共8页
在进行空化数值模拟时,几种被广泛应用的空化模型都是基于简化的Rayleigh-Plesset方程,导致数值模拟结果存在误差。为此,通过考虑Rayleigh-Plesset方程中二阶项和表面张力项以及初始时刻空泡内气体分压力的影响,对Zwart-Gerber-Belamri... 在进行空化数值模拟时,几种被广泛应用的空化模型都是基于简化的Rayleigh-Plesset方程,导致数值模拟结果存在误差。为此,通过考虑Rayleigh-Plesset方程中二阶项和表面张力项以及初始时刻空泡内气体分压力的影响,对Zwart-Gerber-Belamri空化模型进行了改进,并利用改进后的空化模型对水翼和离心泵的空化进行了数值模拟。研究结果表明:改进后的空化模型较好地预测了水翼的空泡形态,其数值计算的离心泵空化性能曲线比Zwart-Gerber-Belamri空化模型更接近实验结果;离心泵的扬程下降约1%时,叶片吸力面的导边根部出现少量的空泡,离心泵的扬程下降约3%时,空泡呈片状附着在叶片吸力面上,离心泵的扬程下降约8%时,叶轮内存在大量的空泡。 展开更多
关键词 离心泵 数值模拟 空化模型 空化流动 空泡
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考虑流体和海冰弹脆性本构方程的螺旋桨碰撞冰载荷数值分析
7
作者 丁仕风 赵耀 +3 位作者 刘超 周利 何光伟 李放 《中国造船》 北大核心 2025年第3期104-118,共15页
论文基于非线性有限元法,结合弹脆性理论、黏元法和任意拉格朗日-欧拉法(ALE)构建了冰-水-桨全耦合模型,对螺旋桨在不同转速、海冰尺寸和层冰碰撞速度下的冰载荷和螺旋桨结构响应进行了模拟分析。研究发现,随着海冰尺寸和层冰碰撞速度... 论文基于非线性有限元法,结合弹脆性理论、黏元法和任意拉格朗日-欧拉法(ALE)构建了冰-水-桨全耦合模型,对螺旋桨在不同转速、海冰尺寸和层冰碰撞速度下的冰载荷和螺旋桨结构响应进行了模拟分析。研究发现,随着海冰尺寸和层冰碰撞速度的增加,螺旋桨所承受的冰载荷峰值显著上升;在螺旋桨转速增加的情况下,尽管冰载荷峰值也随之增加,但其均值相对保持平稳。论文提出的改进方法提高了冰-桨相互作用下的模拟精度,为螺旋桨设计与性能优化提供了理论支持。 展开更多
关键词 黏元法 螺旋桨 弹脆性 碰撞
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船舶螺旋桨唱音问题诊断与故障特征分析
8
作者 吴善跃 郭宁馨 沈丽 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第20期63-69,共7页
针对某船反映的艉部异常噪声问题,开展了振动噪声测试。通过数据处理与分析获取了故障特征,依据这些特征诊断螺旋桨存在的唱音问题,螺旋桨检查结果及换桨后测试数据均证实先前诊断。基于该诊断实例,总结螺旋桨主要唱音故障特征,并对相... 针对某船反映的艉部异常噪声问题,开展了振动噪声测试。通过数据处理与分析获取了故障特征,依据这些特征诊断螺旋桨存在的唱音问题,螺旋桨检查结果及换桨后测试数据均证实先前诊断。基于该诊断实例,总结螺旋桨主要唱音故障特征,并对相关特征机理进行分析,最后围绕唱音故障特征提取论述测试分析要点。在实例中,除频率自锁外,还发现了以往唱音研究中未被重视的时频特征。考虑到该例不同于常见转舵试验法,相关分析方法和结论可作为类似故障诊断参考。 展开更多
关键词 唱音 船舶螺旋桨 故障诊断
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环形螺旋桨几何构型与水动力性能计算及验证 被引量：2
9
作者 王倩倩 辛公正 +1 位作者 周伟新 周斌 《船海工程》 北大核心 2025年第4期1-8,共8页
为研究环形螺旋桨水动力性能,针对环形螺旋桨前后桨叶及其梢部特殊的几何构型,参考常规螺旋桨、KAPPEL、CLT和串列螺旋桨的几何建模方式,提出环形螺旋桨的参数定义和梢部构型控制方法,实现不同参数组合下由常规桨连接的环形螺旋桨在叶... 为研究环形螺旋桨水动力性能,针对环形螺旋桨前后桨叶及其梢部特殊的几何构型,参考常规螺旋桨、KAPPEL、CLT和串列螺旋桨的几何建模方式,提出环形螺旋桨的参数定义和梢部构型控制方法,实现不同参数组合下由常规桨连接的环形螺旋桨在叶梢几何布局上的任意配置;针对某5叶环形螺旋桨采用STARCCM+粘流CFD软件,开展环形螺旋桨均流水动力性能的数值模拟研究,分析网格布局对计算结果的影响,以及梢部流动的局部特征;开展该环形螺旋桨模型在空泡水筒中的水动力测量模型试验,获得环形螺旋桨的水动力验证数据,比较数值计算与模型试验的结果。研究表明,提出的环形螺旋桨建模方法可以适用于对前后桨多维度几何变化的构型,建立的环形螺旋桨数值模拟方法能够比较准确地预报环形螺旋桨的水动力性能,模型试验研究结果可以为国内环形螺旋桨的设计验证提供较好的数据支撑。 展开更多
关键词 几何构型 CFD 均流试验 环形螺旋桨
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大长径比钛合金耐压薄壳结构极限承载能力及失效模式研究
10
作者 谢晓忠 胡震 +3 位作者 黄如旭 高原 刘成 李艳青 《中国造船》 北大核心 2025年第4期10-21,共12页
针对含初始形状缺陷的大长径比钛合金环肋圆柱薄壳结构的静强度和承载能力,基于经典强度理论,综合D/t、L/D和u参数开展结构设计计算。以设计参数为输入研制实物模型,采用有限元法分别对基于理论数据的设计模型和基于实测数据的实物模型... 针对含初始形状缺陷的大长径比钛合金环肋圆柱薄壳结构的静强度和承载能力,基于经典强度理论,综合D/t、L/D和u参数开展结构设计计算。以设计参数为输入研制实物模型,采用有限元法分别对基于理论数据的设计模型和基于实测数据的实物模型进行静强度和非线性承载能力计算,进而通过模型试验验证理论和数值方法的适用性,并首次成功捕获到钛合金耐压结构静压破坏的瞬时影像。研究表明:应用稳定性理论对肋间壳板失稳临界压力的计算结果偏保守;基于实测初始缺陷和材料力学参数的有限元模型,可以较好地预报模型的极限强度及破坏模式,破坏压力预报值与试验值相对误差在10%以内,且二者的破坏模式相同;理论与数值方法在这类结构的研究中具有实际应用价值。 展开更多
关键词 钛合金 环肋圆柱壳 长舱段 承载能力 试验研究
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基于面元法的毂帽鳍螺旋桨水动力性能研究
11
作者 夏琨 余鹏 +1 位作者 殷洪 刘敏 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第1期49-53,共5页
毂帽鳍作为一种良好的水动力节能装置,对螺旋桨有着较为明显的节能效果。本文采用基于诱导速度的面元法,以KP505螺旋桨为研究对象,与实验值进行对比发现面元法预报程序计算精度较高,验证了程序的可行性,是一种毂帽鳍螺旋桨快速设计和性... 毂帽鳍作为一种良好的水动力节能装置,对螺旋桨有着较为明显的节能效果。本文采用基于诱导速度的面元法,以KP505螺旋桨为研究对象,与实验值进行对比发现面元法预报程序计算精度较高,验证了程序的可行性,是一种毂帽鳍螺旋桨快速设计和性能预报的有效手段;对影响毂帽鳍的3个参数进行变参数分析和参数优选。计算结果表明,鳍桨相位角对螺旋桨水动力性能的影响较小,而毂帽鳍直径、毂帽鳍与螺旋桨的轴向间距在合适的范围内尽可能小,能够提高毂帽鳍的节能效果。 展开更多
关键词 水动力性能 毂帽鳍 面元法 参数优选
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转动导管桨的水动力性能数值计算
12
作者 顾建慧 周利兰 +1 位作者 李涛 李维 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期1-6,共6页
为了探讨转动导管螺旋桨的水动力性能,本文采用基于RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程的CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对不同导管剖面型式、不同导管转动角度下导管桨的敞水性能进行数值计算。首先,通过与实验结果的... 为了探讨转动导管螺旋桨的水动力性能,本文采用基于RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程的CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对不同导管剖面型式、不同导管转动角度下导管桨的敞水性能进行数值计算。首先,通过与实验结果的对比分析对所采用的数值计算方法进行了验证;然后,基于数值计算结果讨论了导管剖面型式变化、导管后添加舵及导管转动的情况下导管桨敞水性能的变化。结果表明,扭矩系数受导管剖面型式变化的影响比推力系数大,导管桨的推力系数基本不变,扭矩系数变小,敞水效率升高;导管后舵的存在使导管桨推力系数和扭矩系数都增大,但敞水效率几乎不变;导管转动后,推力系数在转动角度达一定值前略微增加,之后大幅下降,而扭矩系数一直大幅增大,敞水效率明显下降。 展开更多
关键词 转动导管 导管螺旋桨 敞水性能 数值计算
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湍流模型对艇-桨水动力及其噪声计算适用性分析
13
作者 朱天赐 傅慧萍 李杰 《船舶工程》 北大核心 2025年第1期80-88,共9页
[目的]为研究不同湍流模型在艇桨水动力及其噪声计算中的适用性,[方法]以DTMB4119螺旋桨和Suboff (AFF-8)模型为研究对象,对其宏观水动力性能、局部流场细节进行求解,将流场脉动压力结果作为声场输入,并结合FW-H声类比方程预报时域噪声... [目的]为研究不同湍流模型在艇桨水动力及其噪声计算中的适用性,[方法]以DTMB4119螺旋桨和Suboff (AFF-8)模型为研究对象,对其宏观水动力性能、局部流场细节进行求解,将流场脉动压力结果作为声场输入,并结合FW-H声类比方程预报时域噪声。[结果]结果表明:不同湍流模型求解得到的压力和尾流分布均与试验值吻合良好,且大涡模拟(LES)在流动分离预测和涡结构的捕捉上具有更好的效果;在螺旋桨低频线谱噪声预报方面,湍流模型之间无显著差异;在艇桨宽带噪声预报方面,LES更加准确。整体而言,LES能提供更加可靠的流场与声场求解。[结论]研究成果可为艇桨水动力及噪声计算提供一定参考。 展开更多
关键词 湍流模型 水动力性能 涡结构 宽带噪声
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桨叶梢部形状对导管桨梢隙流动及水动力性能的影响
14
作者 戎智 唐登海 刘登成 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第24期16-22,共7页
为探究不同桨叶梢部形状对导管桨梢隙流动及水动力性能的影响,本文基于大涡模拟方法对宽叶梢形导管桨和圆弧形叶梢导管桨进行数值模拟。通过对计算网格无关性分析以及对Ka4-70导管桨敞水性能计算结果与试验结果的对比,验证数值计算方法... 为探究不同桨叶梢部形状对导管桨梢隙流动及水动力性能的影响,本文基于大涡模拟方法对宽叶梢形导管桨和圆弧形叶梢导管桨进行数值模拟。通过对计算网格无关性分析以及对Ka4-70导管桨敞水性能计算结果与试验结果的对比,验证数值计算方法的有效性。在此基础上,计算分析2种不同桨叶梢部形状的导管桨梢隙流动、水动力性能、空泡起始性能以及导管脉动压力之间的差异。结果表明,与圆弧形叶梢导管桨相比,宽叶梢形导管桨的梢隙流动结构更为复杂,推进效率较低,导管脉动压力较大,但梢泄涡强度较弱,空泡起始性能较好。 展开更多
关键词 大涡模拟 导管桨 梢隙流动 水动力性能
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考虑桨毂作用对螺旋桨升力面设计的影响研究
15
作者 石碧亮 刘媛慧 阮华 《船舶力学》 北大核心 2025年第4期528-534,共7页
在基于势流理论的螺旋桨升力面理论设计中,一般忽略桨毂的作用,限制叶根环量为零,在处理边值问题时仅考虑桨叶而忽略桨毂。本文将二维流动问题中的镜像法与升力面方法相结合,建立考虑桨毂作用的升力面理论设计方法,并使用该方法与忽略... 在基于势流理论的螺旋桨升力面理论设计中,一般忽略桨毂的作用,限制叶根环量为零,在处理边值问题时仅考虑桨叶而忽略桨毂。本文将二维流动问题中的镜像法与升力面方法相结合,建立考虑桨毂作用的升力面理论设计方法,并使用该方法与忽略桨毂作用的设计方法分别对某船进行螺旋桨实例设计,比较两设计方案的几何形状、水动力系数以及压力分布。预报结果表明,在升力面设计中考虑桨毂作用对螺旋桨的水动力系数无明显影响,但其压力分布与设计目标更为吻合,同时有助于降低外半径导边处载荷,有利于推迟空泡初生。 展开更多
关键词 螺旋桨设计 升力面方法 桨毂 镜像法 导边吸力峰 空泡
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环形螺旋桨的空化机理与性能分析
16
作者 向粤 王文杰 《兵工学报》 北大核心 2025年第8期364-373,共10页
空化现象是螺旋桨研究关注的重点,而关于环形螺旋桨的空化机理与特性分析尚有不足。通过构建环形螺旋桨三维数值模型,探索其空泡分布与空化机理,基于多重参考系法、应用Schnerr-Sauer空化模型对环形螺旋桨开展空化数值仿真,分析不同转... 空化现象是螺旋桨研究关注的重点,而关于环形螺旋桨的空化机理与特性分析尚有不足。通过构建环形螺旋桨三维数值模型,探索其空泡分布与空化机理,基于多重参考系法、应用Schnerr-Sauer空化模型对环形螺旋桨开展空化数值仿真,分析不同转速及进速系数下环形螺旋桨的空化特性。对气相体积分数云图的处理结果表明:环形螺旋桨的前后缘空化规律差异巨大,其过渡段吸力面是最容易发生空化的区域;前缘压力面的空化总先于后缘压力面,前后缘吸力面几乎同时发生空化。研究结果可支撑环形螺旋桨噪声性能与水动力性能进一步工作,为我国水下重点型号装备与下一代水面高速航行器研究提供一定的技术支持。 展开更多
关键词 环形螺旋桨 空泡分布 空化规律 Schnerr-Sauer模型
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基于自适应网格的间隙涡空化数值模拟
17
作者 王龙生 张雨新 冯亮 《船舶工程》 北大核心 2025年第6期43-52,共10页
[目的]为研究叶顶间隙泄漏涡及其空化的形成机理与演变特性,建立一套适用于叶顶间隙泄漏涡空化问题的自适应网格策略。[方法]使用基于Q准则和空气体积分数2种参数的自适应网格细化法,分别针对漩涡和空化以不同的网格分辨率进行网格加密... [目的]为研究叶顶间隙泄漏涡及其空化的形成机理与演变特性,建立一套适用于叶顶间隙泄漏涡空化问题的自适应网格策略。[方法]使用基于Q准则和空气体积分数2种参数的自适应网格细化法,分别针对漩涡和空化以不同的网格分辨率进行网格加密,结合雷诺时均(RANS)、大涡模拟(LES)和分离涡模拟(DES)等3种湍流模型,对NACA0009水翼的叶顶间隙泄漏涡空化流动进行了数值模拟,研究网格分辨率和湍流模型对计算结果的影响,分析叶顶间隙泄漏涡的演变特性与尾流场中涡量和湍动能等参数的演变规律。[结果]结果表明:自适应网格细化法可用较少的网格达到较高的计算精度,精密的网格和先进的湍流模型亦可显著提高模拟效果。[结论]空化的发生也会对尾流场产生显著影响。相关研究成果可为今后间隙涡空化的研究和分析提供一定参考。 展开更多
关键词 自适应网格 叶顶间隙泄漏涡 空化 计算流体力学(CFD)
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环形螺旋桨负荷与流动特征分析 被引量：1
18
作者 王倩倩 辛公正 +1 位作者 周伟新 周斌 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第6期190-198,共9页
[目的]环形螺旋桨作为一种通过梢部几何构型来控制梢部流动和增强梢部刚度的非常规新型螺旋桨形式,其水动力性能分析和试验验证数据在国内外学术文献中还很少见,但是研究其梢部特殊环状结构流动特征对环形螺旋桨的设计和预报十分重要。... [目的]环形螺旋桨作为一种通过梢部几何构型来控制梢部流动和增强梢部刚度的非常规新型螺旋桨形式,其水动力性能分析和试验验证数据在国内外学术文献中还很少见,但是研究其梢部特殊环状结构流动特征对环形螺旋桨的设计和预报十分重要。[方法]因此,本文首先针对某五叶环形螺旋桨,采用STAR-CCM+黏流CFD软件的滑移网格技术和预报精度较高的雷诺应力湍流模型,开展环形螺旋桨均流水动力性能的数值模拟方法研究,分析网格疏密对计算结果的影响。随后开展该环形螺旋桨模型在空泡水筒中的水动力测量模型试验,获得环形螺旋桨的水动力验证数据,比较数值计算与模型试验的结果。最后,对于该环形螺旋桨的螺距分布、环量分布和尾涡结构进行分析。[结果]研究表明,建立的环形螺旋桨数值模拟方法误差在4%以内。对环形螺旋桨的负荷和流动特征分析发现,环形螺旋桨相比常规桨在梢部处能够承担一定量的载荷,环形桨的环形结构不仅使环内环外产生不同流动,还使环内产生低压区具有“吸水”性,同时令环形桨产生了不断变化的尾涡结构。[结论]本文建立的数值模拟方法能够比较准确地预报环形螺旋桨的水动力性能,模型试验研究结果可以为国内环形螺旋桨的设计验证提供较好的数据支撑,负荷流动分析发现的环形桨几何特征所带来的梢部流动特点能够为进一步针对环形螺旋桨的仿真优化和参数研究打下基础。 展开更多
关键词 计算流体力学(CFD) 均流试验 环形螺旋桨 尾涡结构 船用螺旋桨 涡流
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轮缘推进螺旋桨桨叶厚度分布研究 被引量：1
19
作者 纪然 梁家荣 +2 位作者 赵志强 郝康 王志鸿 《广东造船》 2025年第4期20-23,19,共5页
本文以Ka4-70+No.19A导管桨为原型,构建轮缘推进器桨叶三维几何模型。基于计算流体力学平台STAR-CCM+,采用SST k-ω湍流模型对轮缘推进器的敞水性能进行数值模拟研究。提出减薄桨叶整体厚度的方案,研究不同厚度方案对敞水性能参数的影... 本文以Ka4-70+No.19A导管桨为原型,构建轮缘推进器桨叶三维几何模型。基于计算流体力学平台STAR-CCM+,采用SST k-ω湍流模型对轮缘推进器的敞水性能进行数值模拟研究。提出减薄桨叶整体厚度的方案,研究不同厚度方案对敞水性能参数的影响。结果表明,在一定范围内桨叶厚度减小会减小推力和扭矩,在低进速下桨叶厚度小的模型效率最高,高进速下桨叶厚度大的模型效率最高。 展开更多
关键词 轮缘推进器 水动力性能 桨叶厚度
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主动通气对螺旋桨尾流的影响
20
作者 王志博 顾津菁 钱浩城 《兵工学报》 北大核心 2025年第9期262-271,共10页
针对气泡流对于螺旋桨尾流的影响,基于剪切应力传输k-ω(k为湍流动能,ω为湍流动能耗散率)分离涡模拟湍流模型与体积分数方程,结合滑移网格技术开展了螺旋桨在气泡流中尾流动力学特性的数值研究,对KP505桨绕流数值模型进行验证,基于多... 针对气泡流对于螺旋桨尾流的影响,基于剪切应力传输k-ω(k为湍流动能,ω为湍流动能耗散率)分离涡模拟湍流模型与体积分数方程,结合滑移网格技术开展了螺旋桨在气泡流中尾流动力学特性的数值研究,对KP505桨绕流数值模型进行验证,基于多相来流中螺旋桨尾涡的演化机理,提出螺旋桨尾涡演化模型。研究结果表明:所提模型能够较为准确地模拟螺旋桨尾涡的演化过程,对螺旋桨尾流不稳定性的触发机理进行了揭示,径向通气位置影响螺旋桨的翼梢涡和桨毂涡强度与耗散,轴线处通气使桨毂涡膨胀,并使得翼梢涡在远场连通成为涡环,通气位置向翼梢移动,翼梢涡系加速扩张并迅速耗散;研究结果对为螺旋桨设计与制造具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 通气气泡 气液两相 螺旋桨尾流 不稳定性机理 数值分析
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