艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷特性研究

1

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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基于粒子图像测速技术的基准船型尾流场试验研究

2

作者 马力 王昊 +2 位作者 程肖岐 郑文涛 姜楠 《实验力学》 北大核心 2025年第3期300-312,共13页

通过试验对船模尾流场进行测量,可以为船舶的优化设计和数值仿真提供数据支撑。以日本散货船(Japan Bulk Carrier,JBC)基准船型为原型,采用时间分辨率粒子图像测速技术(Time-Resolved Particle Image Velocimetry,TRPIV),在低湍流度回... 通过试验对船模尾流场进行测量,可以为船舶的优化设计和数值仿真提供数据支撑。以日本散货船(Japan Bulk Carrier,JBC)基准船型为原型,采用时间分辨率粒子图像测速技术(Time-Resolved Particle Image Velocimetry,TRPIV),在低湍流度回流式风洞中对尾流场的流法向剖面进行了精细测量。重叠模型缩比为1∶150,基于船模垂线间长的雷诺数为2.56×10~6,通过计算后获得了设计工况下尾流场的流法向平均速度场、雷诺应力、瞬时涡量场,并且通过多个流法向平均速度场构建了其展法向剖面的平均速度场。测量结果表明,尾流场中存在大范围的低速区,在展法向视场中低速区呈明显的“钩状”分布,具有明显的大涡结构特征,并且该涡结构直接影响尾流场的速度分布。瞬时涡量场的结果表明,涡结构主要存在于螺旋桨桨毂的上下两侧,并随视场的外移,其法向位置逐渐升高,大范围的涡结构中含有许多小的涡结构。为探究不同尺度的结构对尾流场的影响,通过对本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)的模态能量分布和大小尺度速度场重构结果分析发现,尾流场中存在不同尺度的结构,大尺度结构在螺旋桨桨毂的下侧对湍流能量的贡献较大,随着法向位置的升高,小尺度结构对湍流能量的贡献逐渐增大。 展开更多

关键词 粒子图像测速 基准船型 尾流场 湍流特性 涡结构

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斜流对船-桨-舵系统的影响分析

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作者 冀楠 丁交 +2 位作者 李泽军 田昊 石聪 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第11期35-41,共7页

为了评估斜航对船舶水动力性能的影响,本文以国际标准船模KVLCC2为研究对象进行水动力特性数值计算。首先通过数值计算结果和相关实验结果的对比证明数值模拟方法的合理性。然后在不同斜流角度下对比船-桨-舵系统与桨-舵系统中螺旋桨的... 为了评估斜航对船舶水动力性能的影响,本文以国际标准船模KVLCC2为研究对象进行水动力特性数值计算。首先通过数值计算结果和相关实验结果的对比证明数值模拟方法的合理性。然后在不同斜流角度下对比船-桨-舵系统与桨-舵系统中螺旋桨的水动力特性,研究船体与斜流角度对舵的升力、螺旋桨水动力特性以及螺旋桨尾涡的影响。研究表明,斜流角度以及船体均会对螺旋桨和舵的相关水动力系数造成影响。由于船体的影响使得船-桨-舵系统中螺旋桨的推力、转矩均大于桨-舵系统;船-桨-舵系统桨后左右侧的涡量随着斜流角度的增加出现越来越明显的分离,而桨-舵系统的分离情况相对较弱;船体导致桨对舵前方来流的增速效果发生了变化,主要表现为船-桨-舵系统中舵的升力小于桨-舵系统。 展开更多

关键词 斜航 水动力特性 尾涡 船-桨-舵系统

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肥大型U尾船舶标称伴流特性SPIV试验研究 被引量：3

4

作者 郭春雨 吴铁成 +1 位作者 骆婉珍 龚杰 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期71-75,共5页

应用适用于大型拖曳水池的拖曳水下立体粒子图像测速（SPIV）测量系统,对某肥大型U尾船舶进行了螺旋桨盘面处标称伴流特性试验.基于立体粒子图像测速技术,获得了桨盘面处标称伴流速度场、湍动能和雷诺应力等湍流特征,以及涡量、漩涡结... 应用适用于大型拖曳水池的拖曳水下立体粒子图像测速（SPIV）测量系统,对某肥大型U尾船舶进行了螺旋桨盘面处标称伴流特性试验.基于立体粒子图像测速技术,获得了桨盘面处标称伴流速度场、湍动能和雷诺应力等湍流特征,以及涡量、漩涡结构等漩涡特征.测量结果展现了＂钩状＂伴流场速度分布、舭涡、毂帽涡分布,与尾部相似的U型特征湍动能、雷诺应力等湍流特征分布,以及舭涡、毂帽涡涡量值与涡结构分布,船舶伴流场特性与KVLCC/KVLCC2等U型尾肥大型船舶尾流场特性符合.最后,应用计算流体动力学（CFD）方法对双涡结构生成、传递等演化过程进行了辅助分析,印证了螺旋桨盘面处舭涡、毂帽涡双涡特征的来源;结合CFD涡流演变特征与试验测量结果总结了伴流流动特征,SPIV测量结果清晰展示了肥大型U尾船舶的标称伴流特征. 展开更多

关键词 立体粒子图像测速 标称伴流场 舭涡 毂帽涡 U型尾

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共翼型舵水动力特性的模型试验与数值模拟 被引量：9

5

作者 刘志华 熊鹰 叶青 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期658-663,共6页

国际上新型潜艇的尾操纵面设计,采用了将前部稳定翼和后部转动舵组合成完整翼型剖面的共翼型布局方式。为了研究这种共翼型舵与常规舵在水动力性能上的差异,运用模型试验和数值计算模拟方法,对共翼型舵和常规非共翼型舵的水动力和流场... 国际上新型潜艇的尾操纵面设计,采用了将前部稳定翼和后部转动舵组合成完整翼型剖面的共翼型布局方式。为了研究这种共翼型舵与常规舵在水动力性能上的差异,运用模型试验和数值计算模拟方法,对共翼型舵和常规非共翼型舵的水动力和流场进行了对比研究与分析。结果表明:共翼型舵在小舵角工况时能够保持舵翼结合部流线的光顺,舵角5°时共翼型舵总升力比非共翼型舵总升力增加了65.3%;但在大舵角工况,共翼型舵叶背容易发生流动分离形成分离涡,导致升力性能变差,舵角25°时共翼型舵总升力比非共翼型舵总升力减小了9.2%。在小舵角时,共翼型舵尾流区的流场湍动能较低,流动稳定性更好。 展开更多

关键词 共翼型舵 水动力测量试验 数值模拟 舵升力 翼升力 舵尾流 分离涡 湍动能 尾操纵面 舵角

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船体的纵向尾涡 被引量：1

6

作者 赵润元 《武汉水运工程学院学报》 1989年第1期75-82,共8页

本文对船体纵向尾涡产生的机理进行了物理描述。根据涡量场与物体相互作用的关系,讨论了纵向尾涡对伴流场的影响。对于纵向曲度变化缓慢的物体周围含纵向涡的一类工程问题,本文提出的广义的部分抛物型计算模型,可使计算工作量大大减小,... 本文对船体纵向尾涡产生的机理进行了物理描述。根据涡量场与物体相互作用的关系,讨论了纵向尾涡对伴流场的影响。对于纵向曲度变化缓慢的物体周围含纵向涡的一类工程问题,本文提出的广义的部分抛物型计算模型,可使计算工作量大大减小,因此用于近似计算这类工程问题是可行的。 展开更多

关键词 纵向尾涡 边界层 船体

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“润江1”科考船的尾涡抑制研究 被引量：3

7

作者 王涛 许劲松 蒋志鹏 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2012年第4期27-30,共4页

通过对"润江1"科考船航行观测资料以及设计布置方案的分析,将过强尾流成因聚焦在船尾涡漩影响,并据此提出了尾涡抑制的相关方案。特殊的舵桨性能试验以及实船海试表明,尾涡抑制可以明显改善实船阻力性能,大幅提高舵桨推进效... 通过对"润江1"科考船航行观测资料以及设计布置方案的分析,将过强尾流成因聚焦在船尾涡漩影响,并据此提出了尾涡抑制的相关方案。特殊的舵桨性能试验以及实船海试表明,尾涡抑制可以明显改善实船阻力性能,大幅提高舵桨推进效率和航行速度。 展开更多

关键词 科考船 尾流场 尾涡抑制 舵桨性能 阻力改善

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基于三维粒子图像测速技术的艉流场试验 被引量：7

8

作者 佘文轩 周广利 +2 位作者 吴铁成 张东汗 振前 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期26-33,共8页

为了解决船舶艉部流场复杂流动机理认知困难的问题,本文依托哈尔滨工程大学船模水池实验室拖曳水池中的大型水下三维粒子图像测速系统,以具有槽道U型船艉的某型号单桨商船缩比模型为研究对象,对设计工况下不同截面处的船舶艉流场进行测... 为了解决船舶艉部流场复杂流动机理认知困难的问题,本文依托哈尔滨工程大学船模水池实验室拖曳水池中的大型水下三维粒子图像测速系统,以具有槽道U型船艉的某型号单桨商船缩比模型为研究对象,对设计工况下不同截面处的船舶艉流场进行测量。测量结果展现了舭涡、螺旋桨毂帽涡以及"钩状"速度等值线等流动结构。同时对不同截面位置处的船舶艉流场进行了3方向速度、涡旋强度以及涡量等对比分析。分析结果表明:与一般U型艉肥大型船舶艉流场相比,具有槽道U型船艉流场在其结构形式中同样具有强烈的船艉舭涡和"钩状"速度等值线。但是其船艉舭涡和"钩状"结构有明显的向船中收缩趋势,受船中向内的凹陷船体表面影响,具有明显的边界层流场收缩现象。 展开更多

关键词 三维粒子图像测速系统 船舶艉流场 舭涡 毂帽涡 槽道U型船艉 涡旋强度 涡量

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水下航行体降噪艉翼填角的数值模拟与试验研究 被引量：3

9

作者 李孟捷 王梦璇 +1 位作者 王力 刘志华 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期1345-1354,共10页

为降低水下航行体噪声,研究了艉翼填角的降噪效果。分析了水下航行体艉翼接合部马蹄涡影响螺旋桨伴流场的特征,认为马蹄涡对水下航行体噪声产生了不利影响。针对某无人水下航行体(UUV)设计了一种艉翼填角,运用CFD方法对该艉翼填角优化... 为降低水下航行体噪声,研究了艉翼填角的降噪效果。分析了水下航行体艉翼接合部马蹄涡影响螺旋桨伴流场的特征,认为马蹄涡对水下航行体噪声产生了不利影响。针对某无人水下航行体(UUV)设计了一种艉翼填角,运用CFD方法对该艉翼填角优化螺旋桨伴流场的效果进行了数值模拟,结果显示伴流场轴向速度的周向不均匀度系数下降35%-62%。将艉翼填角应用于该UUV,开展航行辐射噪声测量试验,结果显示艉翼填角使UUV航行噪声总声源级降低3.4 d B,尤其对低频噪声抑制较好。 展开更多

关键词 水下航行体 马蹄涡 降噪 艉翼填角 CFD 噪声测量

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单涡尾船型试验研究

10

作者 刘卫斌 刘增荣 《华中理工大学学报》 CSCD 北大核心 1998年第5期48-50,共3页

在平头涡尾船型研究的基础上，将内河双涡尾拓展到单桨海船上，提出一种单涡尾船型．该船型仅改造母型船尾柱向首设计水线以下１５％ＬＷＬ左右的区域，不影响原船的机舱布置和舱容．船模试验表明该船型具有与常规船相当的阻力性能和优... 在平头涡尾船型研究的基础上，将内河双涡尾拓展到单桨海船上，提出一种单涡尾船型．该船型仅改造母型船尾柱向首设计水线以下１５％ＬＷＬ左右的区域，不影响原船的机舱布置和舱容．船模试验表明该船型具有与常规船相当的阻力性能和优秀的推进性能，可节省主机功率１２．５％～２８．８％． 展开更多

关键词 船型 单涡尾 阻力 推进 节能

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第三代平头涡尾船型试验研究

11

作者 刘卫斌 刘增荣 《华中理工大学学报》 CSCD 北大核心 1998年第5期45-47,共3页

给出了第三代平头涡尾船型的船模阻力、船模自航试验结果和实船测速结果，通过试验分析，阐述了该代船型具有优异的推进性能并对其机理作了探讨．讨论了伴流分数及推力减额系数对推进效率的作用．

关键词 平头涡尾 船型 推进效率 自航因子 试验

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水下航行体两种降噪艉附体形式的应用研究 被引量：1

12

作者 李孟捷 江国金 熊传志 《中国舰船研究》 2013年第1期26-31,共6页

为降低水下航行体的螺旋桨噪声,研究两种降噪艉附体形式的降噪效果。首先分析水下航行体马蹄涡的形成原因,认为马蹄涡对桨盘面处伴流产生了不利影响。研究增加艉翼过渡和安装消涡整流片两种控制马蹄涡的方法,分析其削弱马蹄涡强度的原... 为降低水下航行体的螺旋桨噪声,研究两种降噪艉附体形式的降噪效果。首先分析水下航行体马蹄涡的形成原因,认为马蹄涡对桨盘面处伴流产生了不利影响。研究增加艉翼过渡和安装消涡整流片两种控制马蹄涡的方法,分析其削弱马蹄涡强度的原理。将这两种方法应用于某无人水下航行体(UUV),开展实际航行状态下的噪声测量试验。结果显示:设置艉翼过渡使UUV航行噪声总声源级降低了2.4～4.4 dB,设置消涡整流片使噪声降低了0.1～1.4 dB。 展开更多

关键词 无人水下航行体 马蹄涡 降噪 艉附体 噪声测量

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强激光场中涡旋电子的动力学过程

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作者 陈家定 陈月月 《上海师范大学学报（自然科学版）》 2023年第5期590-596,共7页

研究了携带固有轨道角动量的强涡旋电子在强激光中的动力学过程.利用相对论拉莫进动方程和自旋进动方程(T-BMT)方程,研究了涡旋电子的内禀轨道角动量和自旋角动量在啁啾激光场中的演化规律.由于啁啾激光脉冲的不对称性,初始静止的涡旋... 研究了携带固有轨道角动量的强涡旋电子在强激光中的动力学过程.利用相对论拉莫进动方程和自旋进动方程(T-BMT)方程,研究了涡旋电子的内禀轨道角动量和自旋角动量在啁啾激光场中的演化规律.由于啁啾激光脉冲的不对称性,初始静止的涡旋电子在啁啾脉冲的作用下获得了MeV的加速,并实现了自旋和固有轨道角动量的纵向旋转.因此,通过调控啁啾激光的啁啾参数可以获得具有任意角动量方向的相对论涡旋电子.此外,在Foldy-Wouthuysen表象中,强涡旋电子的运动受到类Stern-Gerlach力的显著影响,从而偏离散射平面.这一现象揭示了轨道角动量和电磁场的相互作用及其与电子动量之间的内在关联,并为控制相对论电子的运动提供了一种全新的手段. 展开更多

关键词 涡旋电子 轨道角动量 啁啾激光脉冲 stern-Gerlach力

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