翼型风帆技术能效评估研究 被引量：1

1

作者 黎晓武 陈纪军 +3 位作者 潘子英 吴炜 司朝善 方田 《科技创新与应用》 2025年第3期124-128,共5页

翼型风帆可为船舶满足能效设计指数(Energy Efficiency Design Index,EEDI)要求提供支撑。首先,针对超大型油船(Very Large Crude Carrier,VLCC),采用通函方法对影响翼型风帆的EEDI相关因素进行评估,包括风帆布置、船舶航速及航线风况等... 翼型风帆可为船舶满足能效设计指数(Energy Efficiency Design Index,EEDI)要求提供支撑。首先,针对超大型油船(Very Large Crude Carrier,VLCC),采用通函方法对影响翼型风帆的EEDI相关因素进行评估,包括风帆布置、船舶航速及航线风况等;进一步分析VLCC、加装4帆的VLCC相近营运航线及相近营运时间的实船营运数据,定量评估加装翼型风帆带来的能效收益。研究表明,航线风况是敏感性影响因素,当采用新实施的MEPC.1/Circ.896方法时,翼型风帆EEDI贡献率可达到近6%;随着船速降低,风帆组对EEDI的贡献度也会增加;与风帆组布置相比,风帆总面积对其EEDI贡献度的影响更大;相较无帆VLCC,船舶加装风帆后典型航线满载吃水的节能可达8.4%。该文可为翼型风帆助推船舶设计及其EEDI计算方法研究提供支撑。 展开更多

关键词 翼型风帆 VLCC EEDI 实船营运 模型试验

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圆弧型翼帆双帆干扰特性数值模拟

2

作者 黄鼎 董国祥 高玉玲 《船舶工程》 北大核心 2025年第9期58-70,共13页

[目的]为促进圆弧型翼帆的发展,[方法]通过数值计算研究圆弧型风帆的空气动力性能,验证数值计算策略的可靠性;计算单个翼帆在0°~180°攻角下的升力系数和阻力系数;对双帆纵向布置进行数值模拟,对比不同双帆间距下各帆的升力系... [目的]为促进圆弧型翼帆的发展,[方法]通过数值计算研究圆弧型风帆的空气动力性能,验证数值计算策略的可靠性;计算单个翼帆在0°~180°攻角下的升力系数和阻力系数;对双帆纵向布置进行数值模拟,对比不同双帆间距下各帆的升力系数、阻力系数相较于单帆时的变化情况。[结果]计算不同间距下双帆的推力系数,结果表明增大间距能够显著提升双帆的推力;研究双帆不同攻角对推力系数的影响,结果显示适当改变后帆攻角能够提升双帆的整体推力;对比纵向、横向2种布置方案下双帆的最大推力系数发现,船舶在侧风航行工况下,纵向布置方案的推力性能更优,而在顺风航行工况下,横向布置方案推力表现更佳。[结论]研究结果可为圆弧型风帆的设计及船舶动力系统的优化配置提供参考。 展开更多

关键词 风帆助航 数值模拟 翼型帆

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迎风航段帆翼攻角对摇帆推进效能的影响研究

3

作者 蔺世杰 李方博 +2 位作者 张伟伟 郑伟涛 马勇 《中国体育科技》 北大核心 2025年第3期70-79,共10页

目的:研究迎风航段操控帆翼攻角对摇帆推进效能的影响,为运动员在不同航速摇帆提供帆翼攻角操控的建议,助力运动员提升帆翼操控的效益。方法:采用验证后的计算流体力学方法,利用SST k-ω湍流模型计算不同攻角摇帆的帆翼气动力特征,从帆... 目的:研究迎风航段操控帆翼攻角对摇帆推进效能的影响,为运动员在不同航速摇帆提供帆翼攻角操控的建议,助力运动员提升帆翼操控的效益。方法:采用验证后的计算流体力学方法,利用SST k-ω湍流模型计算不同攻角摇帆的帆翼气动力特征,从帆板运动实际出发,基于力学分析构建摇帆推进效能评价方法,对比研究攻角在5°~40°范围内迎风滑行以及频率1 Hz、幅度6°摇帆时帆翼的推进效率、推力系数等推进效能。结果:摇帆状态的升力系数周期均值均大于滑行状态。攻角为20°时升力系数均值最大,相比滑行状态摇帆增益最明显。攻角20°的推进效率较高且具有明显优势,但在超风速航行时推进效率呈现降低趋势;当航速达到1.5倍风速时,较小攻角的帆翼操控呈现较高的推进效率。结论:攻角对帆翼升、阻力特性具有决定性影响。在攻角增大过程时,帆翼周围的流动分离从顶端逐步发展至底端,摇帆未改变帆翼失速角。攻角大于20°时,摇帆对帆翼升、阻力系数有协同增强的效应;攻角为10°及以下时,摇帆对帆翼升、阻力系数有协同优化的作用,操控帆翼攻角能够改变帆翼的气动力系数并影响摇帆推进效能。运动员控制帆翼攻角对保持帆翼推进效能具有重要意义。 展开更多

关键词 帆翼 攻角 摇帆 推进效能 数值模拟

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船舶翼型式风力辅助推进装置空气动力性能研究综述

4

作者 司南 高玉玲 +2 位作者 陈伟民 任海奎 黄鼎 《上海船舶运输科学研究所学报》 2025年第3期15-23,共9页

深入分析翼型式船用风力辅助推进装置的空气动力性能,对近年来该领域的研究成果进行总结。通过查阅相关文献对该领域已有研究的主要内容和采用的方法进行分析,梳理研究进展情况,并提出未来研究需解决的问题。研究结果显示:目前船舶翼型... 深入分析翼型式船用风力辅助推进装置的空气动力性能,对近年来该领域的研究成果进行总结。通过查阅相关文献对该领域已有研究的主要内容和采用的方法进行分析,梳理研究进展情况,并提出未来研究需解决的问题。研究结果显示:目前船舶翼型帆形式较多,包括NACA(National Advisory Committee for Aeronautics)截面翼型帆和吸力帆翼型帆,其中NACA截面翼型帆包括一元帆、二元帆和三元帆,其空气动力性能研究主要采用模型试验和数值计算等方法实现;与船舶转子帆相比,船舶翼型帆的数值计算研究更完善,其中NACA截面翼型帆的气弹性问题值得进一步研究。 展开更多

关键词 船舶风力辅助推进装置 翼型帆 空气动力性能

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基于帆-船干扰效应的翼帆气动力特性研究

5

作者 徐思怡 马山 《武汉理工大学学报》 2025年第8期79-85,共7页

风帆的气动力特性是评价风帆船其他性能的基础,但目前帆-船气动干扰研究存在局限性,如来流方向固定、风帆攻角变化跨度大等。为解决帆-船气动干扰研究中普遍存在的问题,利用计算流体力学方法结合滑移面网格技术,对截面形状为NACA0012的... 风帆的气动力特性是评价风帆船其他性能的基础,但目前帆-船气动干扰研究存在局限性,如来流方向固定、风帆攻角变化跨度大等。为解决帆-船气动干扰研究中普遍存在的问题,利用计算流体力学方法结合滑移面网格技术,对截面形状为NACA0012的翼帆进行气动力数值模拟,分析帆-船干扰受相对风向角及风帆系统位置的影响,讨论帆-船干扰的影响因素及其干扰规律。结果表明:相对风向角对帆-船干扰的影响显著,而风帆位置并非帆-船干扰的主要影响因素。使用帆-船干扰修正后的气动力系数可获得更准确的风帆攻角控制策略,为提升风帆系统助推效率、保证风帆助航船安全航行提供重要理论指导。 展开更多

关键词 风帆助航 翼型风帆 气动干扰 数值模拟

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基于数值仿真的风帆对船舶操纵性影响研究

6

作者 周仕政 陈伟民 《船舶》 2025年第6期15-26,共12页

随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视,航运业面临着严峻的节能减排压力。风能作为一种清洁、可再生的能源,在船舶助航领域具有重要应用潜力。该文以KVLCC2型船舶为研究对象,建立了三自由度船舶运动数学模型,并将某型风帆在风场环... 随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视,航运业面临着严峻的节能减排压力。风能作为一种清洁、可再生的能源,在船舶助航领域具有重要应用潜力。该文以KVLCC2型船舶为研究对象,建立了三自由度船舶运动数学模型,并将某型风帆在风场环境中对船体产生的推力与力矩作为附加项引入,实现风帆船舶在风场下的运动仿真。通过回转运动和Z形运动仿真研究表明,该风帆对船舶操纵性有显著影响:在8 m/s风速条件下,风帆使船舶回转漂移量增加38.4 m(占船长12%),同时也使船舶回转过程中的航速提升28.1%;在Z形运动中,风帆导致船舶转向超越角增大,尤其在逆风转向时,第二超越角从18.4°增至25.7°。在舷侧风(±90°)条件下,风帆对船舶转向产生非对称效应;在顺风转向时风帆的辅助效果更明显,而在逆风转向时则需增大舵角进行补偿。 展开更多

关键词 翼型风帆 模型仿真 船舶运动数学模型 船舶操纵性

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基于翼型理论的风帆助航技术分析 被引量：11

7

作者 王宏明 孙培廷 +1 位作者 黄连忠 任洪莹 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2011年第3期34-37,共4页

分析目前船舶利用风能辅助推进的方式,在模型试验的基础上,分析翼型风帆和传统风帆的动力特性.对船舶应用基于翼型理论的风帆助航技术的经济性进行分析,提出在当前形势下船舶采用风帆助航技术的必要性及后续需要解决的问题.

关键词 风帆助航 风翼帆 翼型理论 经济性分析

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不同形状风帆的风洞试验 被引量：13

8

作者 曾向明 胡以怀 王友聪 《上海海事大学学报》 北大核心 2010年第4期28-31,共4页

为研究风帆助航技术,选取6种形状的风帆,利用某大学的低速风洞实验室对其进行风洞测力试验,获得相应的空气动力学特性.结果表明,圆弧形风帆空气动力性能比较优良,操作简便,比较适合安装在现代大型船舶上.

关键词 弧形风帆 风洞试验 展弦比 拱度比 空气动力性能

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基于CFD的风帆助航技术效能分析 被引量：10

9

作者 王宏明 吴桂涛 杨昺崧 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期25-33,共9页

在模型试验的基础上,运用计算流体力学(CFD)方法,分析了基于机翼理论的风翼帆船利用风能辅助推进的特性。在仿真软件Fluent的仿真计算的基础上,当采用风帆助航技术时,对风帆产生的推力及由此引起船舶阻力变化进行了分析,从而对风帆助航... 在模型试验的基础上,运用计算流体力学(CFD)方法,分析了基于机翼理论的风翼帆船利用风能辅助推进的特性。在仿真软件Fluent的仿真计算的基础上,当采用风帆助航技术时,对风帆产生的推力及由此引起船舶阻力变化进行了分析,从而对风帆助航技术的效能进行评估与分析,得出了远洋船舶利用清洁能源(风能)在经济性与环保性方面的可行性。并提出风帆助航技术应用于大型远洋船舶后续需要解决的问题。 展开更多

关键词 船舶 舰船工程 风帆助航 风翼帆 计算流体力学(CFD) 效能分析

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基于试验方法的运动帆船帆翼空气动力性能研究 被引量：11

10

作者 马勇 郑伟涛 韩久瑞 《西安体育学院学报》 CSSCI 北大核心 2016年第1期16-20,共5页

帆翼空气动力特性是帆船重要的性能之一,为了掌握帆船比赛中不同航向角时帆翼的空气动力特性,采用了缩尺比为1∶16的几何相似模型进行了单帆帆翼的空气动力性能试验研究,得到了不同航向角下帆翼的推力系数、侧向力系数随攻角变化关系和... 帆翼空气动力特性是帆船重要的性能之一,为了掌握帆船比赛中不同航向角时帆翼的空气动力特性,采用了缩尺比为1∶16的几何相似模型进行了单帆帆翼的空气动力性能试验研究,得到了不同航向角下帆翼的推力系数、侧向力系数随攻角变化关系和最大推力系数以及对应侧向力系数曲线。分析发现：在帆船航行中存在死角区,当航行角在此区域内不管攻角如何改变帆船都无前进推力,该帆翼的死角区为0°~10°;航向角小于40°时帆船航行不是理想状态;在航向角在40°~140°之间,最大推力系数随航向角增加而增加,对应侧向力系数则随航向角增加而减小。当航向角为140°时,最大推力系数是全过程中的最大值1.52,对应侧向力系数又是全过程中比较偏小的,所以,当航向角为140°左右时帆船有较理想的航行状态。试验结果和所作的结论,为帆船运动员在奥运会帆船比赛过程中帆翼调整提供了理论基础。 展开更多

关键词 帆翼 空气动力性能 模型 试验 攻角 航向角

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船舶翼帆回转速度的非线性补偿控制 被引量：8

11

作者 赵志强 闫亚胜 +2 位作者 黄连忠 马冉祺 冯宝辉 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1346-1350,共5页

针对翼帆回转控制实验中出现的起动升速、制动降速过程转速曲线的非线性特征,建立翼帆转速与调速阀电流关系的数学模型及其逆函数模型。基于翼帆回转液压实验台的阀控调速开式液压系统,采用非线性前馈补偿控制和实验研究方法对调速阀电... 针对翼帆回转控制实验中出现的起动升速、制动降速过程转速曲线的非线性特征,建立翼帆转速与调速阀电流关系的数学模型及其逆函数模型。基于翼帆回转液压实验台的阀控调速开式液压系统,采用非线性前馈补偿控制和实验研究方法对调速阀电流进行补偿控制。实验结果表明:该补偿方法能够得到线性度较高的升速、降速曲线,同时也能够提高转帆精度,是翼帆回转前馈补偿控制研究的关键步骤,为翼帆回转控制器设计和翼帆的实船应用奠定基础。 展开更多

关键词 翼帆 调速阀 回转速度 非线性补偿 前馈 液压系统

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风翼-柴油机混合动力船主机降速模式 被引量：4

12

作者 吴桂涛 任洪莹 +1 位作者 黄连忠 甘振海 《中国航海》 CSCD 北大核心 2011年第4期17-21,共5页

为了探索风翼-柴油机混合动力船主机降速航行模式,分析了风翼船机桨的能量传递,以及风翼助航对船舶阻力和主机的影响。分别研究了定速航行和定功率航行两种主机降速航行模式的特点。通过对比得出定速航行更适合于风翼-柴油机混合动力船... 为了探索风翼-柴油机混合动力船主机降速航行模式,分析了风翼船机桨的能量传递,以及风翼助航对船舶阻力和主机的影响。分别研究了定速航行和定功率航行两种主机降速航行模式的特点。通过对比得出定速航行更适合于风翼-柴油机混合动力船舶,为风翼-柴油机混合动力船舶的推广应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 船舶、舰船工程 风翼-柴油机混合动力船舶 主机降速 航行模式 定速航行 定功率航行

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翼帆回转实验台风阻力矩扰动实验研究 被引量：3

13

作者 赵志强 黄连忠 +1 位作者 余培文 孙毅 《液压与气动》 北大核心 2017年第1期17-20,共4页

根据翼帆空气动力学特性和受力分析结果,设计并搭建翼帆回转液压实验台。通过将复杂变化的随机风扰动抽象简化为简单、规则的集中信号波的形式,并将其换算成风阻力矩模拟数值信号波,输入到翼帆回转实验台的扭矩加载器中,最终得到了液压... 根据翼帆空气动力学特性和受力分析结果,设计并搭建翼帆回转液压实验台。通过将复杂变化的随机风扰动抽象简化为简单、规则的集中信号波的形式,并将其换算成风阻力矩模拟数值信号波,输入到翼帆回转实验台的扭矩加载器中,最终得到了液压系统中各个扰动信号对应的多组液压特性曲线,进而得出风阻力矩扰动信号对翼帆回转的影响结论。为翼帆回转机构及其液压驱动系统设计和实船应用奠定实验研究基础。 展开更多

关键词 翼型风帆 回转实验台 随机风扰动 液压

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翼帆回转实验台液压系统实验特性研究 被引量：7

14

作者 赵志强 闫亚胜 +2 位作者 黄连忠 马冉祺 冯宝辉 《液压与气动》 北大核心 2014年第9期15-18,42,共5页

根据翼帆空气动力学特性和受力分析结果,设计并搭建翼帆回转液压实验台。将不同类型的控制信号和控制时间分别施加于电磁调速阀,从而对系统进行控制信号起动、制动的实验研究。为了使翼帆能够安全、精确地回转,以可靠性和稳定性为评价标... 根据翼帆空气动力学特性和受力分析结果,设计并搭建翼帆回转液压实验台。将不同类型的控制信号和控制时间分别施加于电磁调速阀,从而对系统进行控制信号起动、制动的实验研究。为了使翼帆能够安全、精确地回转,以可靠性和稳定性为评价标准,最终确定最佳控制信号和控制时间,为翼帆回转实验台控制器设计奠定实验研究基础,同时为翼帆回转机构及其液压驱动系统设计和实船应用提供理论基础。 展开更多

关键词 翼帆 回转实验台 液压 实验特性

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帆数量对低攻角多翼帆系统推进性能的影响 被引量：2

15

作者 李刚 蔡薇 曾青松 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期76-83,共8页

基于雷诺平均的湍流处理方法,采用SST k-ω方程湍流模型对控制方程进行封闭,时间离散格式为2阶。使用STAR-CCM+商业软件分析帆数量对多帆系统推进性能的影响,并根据国际拖曳水池会议(ITTC)的不确定度分析规程进行数值不确定度分析。将... 基于雷诺平均的湍流处理方法,采用SST k-ω方程湍流模型对控制方程进行封闭,时间离散格式为2阶。使用STAR-CCM+商业软件分析帆数量对多帆系统推进性能的影响,并根据国际拖曳水池会议(ITTC)的不确定度分析规程进行数值不确定度分析。将仿真数据与理论方法和试验获得的数据进行对比以保证计算结果的可靠性。研究结果表明:多帆系统风帆数量增加时,其风帆助航力有明显提升,总推力增加,有更好的助航效果;但推进性能并不是随风帆数目的增加而线性增加,具体的风帆数目确定还需综合考虑稳性、操纵性等其他因素。 展开更多

关键词 多翼帆系统 低攻角 帆数量 推进性能

原文传递

机翼翼尖减阻装置的应用和发展 被引量：14

16

作者 唐登斌 钱家祥 史明泉 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 1994年第1期9-16,共8页

利用机翼翼尖装置减少机翼诱导阻力是飞机减阻研究的重要组成部分。本文综合介绍了机翼翼尖装置的减阻技术研究的新发展，着重讨论了＂翼尖帆片＂、＂小翼＂以及＂剪切翼尖＂三种典型的翼尖装置的减阻原理、特性和设计技术的研究以及应... 利用机翼翼尖装置减少机翼诱导阻力是飞机减阻研究的重要组成部分。本文综合介绍了机翼翼尖装置的减阻技术研究的新发展，着重讨论了＂翼尖帆片＂、＂小翼＂以及＂剪切翼尖＂三种典型的翼尖装置的减阻原理、特性和设计技术的研究以及应用情况．研究结果指出，在接近设计条件下，上述翼尖装置与＂翼尖延伸＂相比，在减少诱导阻力方面将会起到更大的作用．对不同的翼尖装置的比较和分析结果表明，复杂的＂翼尖帆片＂将比＂小翼＂和＂剪切翼尖＂有着更好的减阻效果，而简单的＂小翼＂和＂剪切翼尖＂则能更方便地应用到飞机上．重要的是，对于不同的飞机，需要选择其最为合适的翼尖装置．最后，从翼尖获置的研究和发展的现状，对其发展前景进行评述和展望。 展开更多

关键词 机翼 诱导阻力 翼尖 翼尖帆片

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来流处理方式对帆船帆翼空气动力数值模拟结果的影响 被引量：3

17

作者 马勇 郑伟涛 《上海体育学院学报》 CSSCI 北大核心 2012年第6期43-46,共4页

测试来流不变、帆翼不变方式下帆船帆翼数值模拟结果的差异性。结果显示:不同攻角下帆翼不变方式和来流不变方式得到的阻力系数均与实验值相差不大,但帆翼不变方式得到升力系数与实验值相差很大,来流不变方式得到的升力系数与实验值误... 测试来流不变、帆翼不变方式下帆船帆翼数值模拟结果的差异性。结果显示:不同攻角下帆翼不变方式和来流不变方式得到的阻力系数均与实验值相差不大,但帆翼不变方式得到升力系数与实验值相差很大,来流不变方式得到的升力系数与实验值误差较小。考虑帆船帆翼空气动力性能数值模拟时攻角在0～180°范围内变化的特殊性,在帆翼空气动力性能数值模拟中,采用来流不变方式,模拟不同攻角帆翼流场时,将帆翼转动,重新进行网格划分。 展开更多

关键词 帆船 帆翼 来流 攻角 升力 阻力

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风帆辅助推进技术对EEDI的贡献度计算方法研究 被引量：5

18

作者 顾雅娟 童晓旺 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期107-116,共10页

风帆辅助推进是一种创新型能效技术,有显著的节能效果,能辅助船舶达到能效设计指数(EEDI)第三阶段要求.当前亟待制定一套通用和易于操作的计算方法,为评价风帆辅助推进技术对EEDI的贡献提供依据.论文通过对现有EEDI法规适用性的论证,分... 风帆辅助推进是一种创新型能效技术,有显著的节能效果,能辅助船舶达到能效设计指数(EEDI)第三阶段要求.当前亟待制定一套通用和易于操作的计算方法,为评价风帆辅助推进技术对EEDI的贡献提供依据.论文通过对现有EEDI法规适用性的论证,分析风帆助推技术特点,提出一种针对风帆助推船舶的EEDI计算方法,然后将该方法应用于全球首艘风帆助推超大型油轮,进行了风帆助推技术对EEDI贡献度的计算. 展开更多

关键词 EEDI 风帆辅助推进 创新型能效技术

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翼帆回转液压系统非线性补偿控制实验特性研究 被引量：2

19

作者 赵志强 黄连忠 +1 位作者 余培文 孙毅 《液压气动与密封》 2017年第4期27-29,共3页

翼帆回转液压系统工作应具备稳定性,在所搭建的翼帆回转液压实验台上,翼帆回转可以通过对该液压系统中的比例调速阀缓慢开启、关闭动作进行缓慢起动、制动,在对比例调速阀非线性补偿控制的基础上,将不同类型的起动、制动控制信号分别施... 翼帆回转液压系统工作应具备稳定性,在所搭建的翼帆回转液压实验台上,翼帆回转可以通过对该液压系统中的比例调速阀缓慢开启、关闭动作进行缓慢起动、制动,在对比例调速阀非线性补偿控制的基础上,将不同类型的起动、制动控制信号分别施加于比例调速阀,以可靠性和稳定性为评价标准,最终确定最佳控制信号,为翼帆回转实验台控制器设计奠定基础,同时为翼帆回转系统设计和实船应用提供实验研究基础。 展开更多

关键词 翼帆 比例调速阀 实验特性 回转液压系统

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风帆助航的研究与应用综述 被引量：6

20

作者 汪洋 王志华 陈爱国 《广州航海学院学报》 2017年第1期5-8,27,共5页

文章介绍了几种类型的现代风帆的基本结构,其中详细阐述了帆翼的空气动力学原理及影响空气动力特性的各种参数,然后对当下世界各国风帆助航在船舶上的应用现状做出描述,并对其应用前景进行展望.

关键词 风帆 帆翼 空气动力 助航 船舶

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