混合式CRP吊舱推进器敞水性能数值研究
发布时间：2021-12-18 19:51
当今世界,各类船舶,特别是集装箱船,朝着快速化、大型化发展,传统的螺旋桨推进方式效率较低,空化噪声问题日益严重,同时,船舶在营运过程中消耗大量能源,排放出大量的废气,对环境造成严重影响,在此背景下,混合式CRP吊舱推进器成为一种很有发展潜力的新型推进器。该推进器综合了对转桨和吊舱推进器的优势,不仅拥有较高的推进性能和操纵性能,还具有较好的节能效果,并能够大大地减小废气排放。在实际应用中,人们比较关心该推进器前后桨的非定常受力和节能效果,因此精确预报不同设计参数对它们的影响显得非常重要。随着算法的不断改进和计算机性能的不断提高,CFD技术的优势愈加明显,它不仅可以精确预报船舶的阻力性能、操纵性能和耐波性能,还可以计算出比较精细化的流场,帮助我们开展机理性的研究。另外,作为动网格技术的一种,滑移网格法在动、静域信息交换方面拥有较高的计算效率和准确度,因此它常被应用于旋转机械的数值模拟。本文运用OpenFOAM的单向流求解器pimpleDyMFoam来求解RANS方程和SST k-ω)湍流模型,其中压力速度的解耦采用的是PIMPLE算法,它综合了 SIMPLE算法和PISO算法的优势,在相对...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１对转桨?
混合式ＣＲＰ吊舱推进器由对转桨和吊舱推进器发展而来，因此本节首先简要??介绍了对转桨和吊舱推进器的发展情况，再详细介绍混合推进器的研究进展。??对转桨，即ＣＲＰｓ?（Ｃｏｎｔｒａ－Ｒｏｔａｔｉｎｇ?Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓ），如图１－１所；由两个转向相??反的普通螺旋桨组成。主机直接驱动前桨，并在弹性联轴节处通过反转机构分一??部分功率给后桨。在高负载时，由于船舶所需推力由前后桨共同提供，所以相对??于单桨，前后桨遭受的负载相对较低，水动力性能和空泡性能较好，另外螺旋桨??半径也能得到明显的减小。后桨通过反转，不仅可以大幅度地回收前桨尾流场中??损失的周向动能，取得较好的节能效果，也可以减小推进器的侧向力和不平衡力??矩，提髙鱼雷、潜艇等水下潜器的航向稳定性，例如，得益于对转涡轮拥有较小??的不平衡力矩
?上海交通大学硕士学位论文???动载荷进行精确的预报对结构强度和优化设计至关重要，吊舱推进器所遭受的弯??矩和侧向力对船舶的操纵性影响重大。ＳｈａｍＳｉ［２２］利用模型试验和ＣＦＤ技术研究??了某一吊舱推进器的水动力性能，作者首先对计算网格进行收敛性验证，然后通??过模型试验对预报的吊舱推进器的推力和扭矩进行验证，之后对不同转向角下后??桨的推力、扭矩、吊舱推进器的轴向力、弯矩进行了详细的研究。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于重叠网格法数值分析塔架对风机气动性能的影响[J]. 程萍,万德成. 水动力学研究与进展（A辑）. 2017(01)
[2]全附体ONRT船模在波浪中自航的数值模拟（英文）[J]. 王建华,万德成. 应用数学和力学. 2016(12)
[3]Numerical and Experimental Studies on the Effect of Axial Spacing on Hydrodynamic Performance of the Hybrid CRP Pod Propulsion System[J]. 熊鹰,张可,王展智,齐万江. China Ocean Engineering. 2016(04)
[4]基于三种方法的螺旋桨敞水性能数值预报[J]. 吴建威,尹崇宏,万德成. 水动力学研究与进展A辑. 2016(02)
[5]非均匀风影响下风力机三维气动粘性流场的数值模拟[J]. 周胡,赵文超,万德成. 海洋工程. 2015 (01)
[6]海上浮式风力机叶片气动性能的数值模拟[J]. 赵文超,万德成. 水动力学研究与进展A辑. 2014(06)
[7]对转螺旋桨敞水性能数值预报[J]. 王展智,熊鹰,齐万江. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(11)
[8]基于OpenFOAM的螺旋桨敞水性能预报方法[J]. 郑巢生,张志荣. 中国舰船研究. 2012(03)
[9]混合式CRP吊舱推进器水动力性能数值模拟及试验[J]. 盛立,熊鹰. 南京航空航天大学学报. 2012(02)
[10]水下航行器大侧斜对转桨设计方法改进[J]. 张涛,宋保维,杨晨俊. 上海交通大学学报. 2011(04)
博士论文
[1]船桨舵相互作用的重叠网格技术数值方法研究[D]. 沈志荣.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]带节能装置—桨—舵的船舶自航数值模拟与分析[D]. 尹崇宏.上海交通大学 2017
[2]两种典型船舶节能装置的节能参数研究[D]. 孙涛.上海交通大学 2017
[3]基于CFD的导管串列螺旋桨敞水性能研究[D]. 谌月姣.湘潭大学 2015
本文编号：3543074
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１对转桨?
混合式ＣＲＰ吊舱推进器由对转桨和吊舱推进器发展而来，因此本节首先简要??介绍了对转桨和吊舱推进器的发展情况，再详细介绍混合推进器的研究进展。??对转桨，即ＣＲＰｓ?（Ｃｏｎｔｒａ－Ｒｏｔａｔｉｎｇ?Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓ），如图１－１所；由两个转向相??反的普通螺旋桨组成。主机直接驱动前桨，并在弹性联轴节处通过反转机构分一??部分功率给后桨。在高负载时，由于船舶所需推力由前后桨共同提供，所以相对??于单桨，前后桨遭受的负载相对较低，水动力性能和空泡性能较好，另外螺旋桨??半径也能得到明显的减小。后桨通过反转，不仅可以大幅度地回收前桨尾流场中??损失的周向动能，取得较好的节能效果，也可以减小推进器的侧向力和不平衡力??矩，提髙鱼雷、潜艇等水下潜器的航向稳定性，例如，得益于对转涡轮拥有较小??的不平衡力矩
?上海交通大学硕士学位论文???动载荷进行精确的预报对结构强度和优化设计至关重要，吊舱推进器所遭受的弯??矩和侧向力对船舶的操纵性影响重大。ＳｈａｍＳｉ［２２］利用模型试验和ＣＦＤ技术研究??了某一吊舱推进器的水动力性能，作者首先对计算网格进行收敛性验证，然后通??过模型试验对预报的吊舱推进器的推力和扭矩进行验证，之后对不同转向角下后??桨的推力、扭矩、吊舱推进器的轴向力、弯矩进行了详细的研究。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于重叠网格法数值分析塔架对风机气动性能的影响[J]. 程萍,万德成. 水动力学研究与进展（A辑）. 2017(01)
[2]全附体ONRT船模在波浪中自航的数值模拟（英文）[J]. 王建华,万德成. 应用数学和力学. 2016(12)
[3]Numerical and Experimental Studies on the Effect of Axial Spacing on Hydrodynamic Performance of the Hybrid CRP Pod Propulsion System[J]. 熊鹰,张可,王展智,齐万江. China Ocean Engineering. 2016(04)
[4]基于三种方法的螺旋桨敞水性能数值预报[J]. 吴建威,尹崇宏,万德成. 水动力学研究与进展A辑. 2016(02)
[5]非均匀风影响下风力机三维气动粘性流场的数值模拟[J]. 周胡,赵文超,万德成. 海洋工程. 2015 (01)
[6]海上浮式风力机叶片气动性能的数值模拟[J]. 赵文超,万德成. 水动力学研究与进展A辑. 2014(06)
[7]对转螺旋桨敞水性能数值预报[J]. 王展智,熊鹰,齐万江. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(11)
[8]基于OpenFOAM的螺旋桨敞水性能预报方法[J]. 郑巢生,张志荣. 中国舰船研究. 2012(03)
[9]混合式CRP吊舱推进器水动力性能数值模拟及试验[J]. 盛立,熊鹰. 南京航空航天大学学报. 2012(02)
[10]水下航行器大侧斜对转桨设计方法改进[J]. 张涛,宋保维,杨晨俊. 上海交通大学学报. 2011(04)
博士论文
[1]船桨舵相互作用的重叠网格技术数值方法研究[D]. 沈志荣.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]带节能装置—桨—舵的船舶自航数值模拟与分析[D]. 尹崇宏.上海交通大学 2017
[2]两种典型船舶节能装置的节能参数研究[D]. 孙涛.上海交通大学 2017
[3]基于CFD的导管串列螺旋桨敞水性能研究[D]. 谌月姣.湘潭大学 2015
本文编号：3543074
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