水翼
- 微型涡流发生器对空化初生特性的影响
发现障碍物对平板水翼空化脱落频率和含气量分布均有影响,可以稳定前缘空腔,减小脱落空腔的尺寸。Zhang等[15]发现障碍物的存在改变了瞬态回射流的强度和方向,以及空腔尾部的压力分布,导致云空化的脱落变弱。Chen等[16]利用前缘粗糙度改变了前缘区域的局部压力分布,显著提高了最小压力系数,从而降低了水翼的初生空化数,延缓空化起始时间。在众多被动控制方法中,微型涡流发生器对边界层分离有很好的控制效果,有着尺寸小、成本低且高效等优势,在空气动力学领域已经有相当
兵器装备工程学报 2023年12期2024-01-04
- 串列水翼绕流非定常特征实验研究
×104）开展了水翼尾缘脉动压力测量和流场Tr-PIV（时间解析图像粒子测速法）实验，结合脉动压力测量、流场速度脉动分析、流动流态试验结果，分析串列水翼绕流场和尾缘脉动压力非定常特征的关联以及二者关于间距比的变化规律。1 实验模型和方法实验模型水翼为尾部截断的NACA0015，尾缘宽度为d，如图1 所示。上下游水翼攻角均为0°，水翼中心沿来流方向对齐，上游水翼尾缘至下游水翼前缘间距为P，水翼弦长为C。实验来流速度U为1 m/s，雷诺数Re = 7 × 10
实验室研究与探索 2023年8期2023-11-09
- 基于水翼艇的现代控制理论实验设计
研经验，探索基于水翼艇的现代控制理论综合实验设计。本实验侧重于理论结合实际，从工程角度理解理论知识，培养学生分析问题、解决问题以及学以致用的能力，可以有效激发学生的学习兴趣，培养学生的研究能力和创新精神。2 水翼艇状态空间建模笔者在现代控制理论实验课程的教学过程中，以美国的PCH 水翼艇作为教学案例，从系统数学模型建立出发，并转化为状态空间表达式分析系统的性能。船舶在水面上为六自由度运动，分为沿x轴的纵荡运动、沿y轴的横荡运动、沿z轴的垂荡运动，对应的纵向
科海故事博览 2023年27期2023-10-10
- 基于嵌套网格的对称水翼流致振动数值模拟
问题[1-3].水翼可近似为导叶或叶片的核心工作单元.水翼绕流过程会在尾部产生交替脱落的卡门涡街[4-6]，水翼结构受脱落频率影响产生受迫振动，其脱落频率和流速通常满足斯特劳哈尔定律.当脱落频率接近结构固有频率时，水翼振动频率在某段流速范围内不再跟随旋涡脱落频率，而是保持其固有频率振动，即为“锁频”现象.此时，水翼振动幅值急剧增强，可达非“锁频”时的数百倍量级[5-6].已有不少学者研究了水力机械叶片、导叶等部件的涡激振动现象[7-9].基于高速水洞实验，
北京理工大学学报 2023年9期2023-09-15
- 局部翼面运动对水翼水动力学特性的影响研究
合水动力学特性的水翼可以在运动过程中产生较高的升力，大幅提升其水力性能。而边界层的分离发生在水翼上时将会产生失速，使水动阻力大大增加，从而失去水翼应用的初衷。为了达到良好的增升减阻效果，采用了在关键部位以运动表面代替固定表面的流动分离控制技术，基于隐式直接力浸入边界法，采用C++编程计算了流体与水翼的耦合运动。从升力系数、失速角推迟量和流场信息方面对比了运动表面的投放时机、投放位置、长度、运动速度等运动参数对水翼水力性能的影响。结果表明，局部运动位于翼型上
振动工程学报 2023年1期2023-06-30
- 水翼空化流场的调控和优化研究
欣等[5]对三维水翼型线进行了优化设计,优化后翼型前缘厚度减小并呈流线型,水翼升阻比提高。黄胜等[6]利用多目标优化算法,以提高升阻比和改善水翼表面压力分布为优化目标,对不同翼型的型线进行了改进,改进后水翼的厚度减小,升力效率和空泡性能提高。黄斌等[7]利用粒子群优化算法对NACA66(MOD)水翼型线进行了改进,获得的最优方案中,最大拱度位置向尾缘移动,最大厚度略微增加。李靖璐等[8]采用自由变形法对NACA0012水翼进行了型线调整,研究发现,水翼厚度
西安交通大学学报 2023年5期2023-06-15
- 基于Scanlan颤振导数理论求解水翼临界颤振状态
000)1 引言水翼是船舶上调整航向的结构，水翼处在密度较大的水流中，水流会对水翼产生非定常激励从而导致水翼振动。近年来造船技术飞速发展，船舶航行速度越来越高。在高流速下，一种特殊的振动“颤振”愈发引起研究者的注意，颤振是结构阻尼无法消耗流场的输入能而导致振幅不断扩大的振动。颤振最早发现于航空器，早期航空器多采用展弦比较大的机翼，颤振现象频发，对于机翼颤振的研究也较多，现阶段水翼颤振的相关研究也多由空气动力学领域的相关理论改进而来。目前常用的颤振预测方法有
兵器装备工程学报 2023年3期2023-04-03
- 顶浪中首固定翼波浪推进艇的运动响应和航速预测
就是其中之一，将水翼安装在无人艇的首部或尾部，在波浪作用下水翼随艇体作摇荡运动而产生推力，以实现在海上长距离的航行。本文对安装了首固定翼的波浪推进艇进行相关研究。水翼可通过振荡从周围的水流中提取能量[1]，Isshiki[2-3]提出波浪推进系统的概念，从理论和实验方面研究了来流速度、水翼截面、展弦比等参数对水翼推进性能的影响。De Silva 等[4]基于CFD 软件研究了垂荡与纵摇运动之间的相位差、傅汝德数以及波幅等参数对主动摇荡水翼船推进性能的影响。
舰船科学技术 2023年4期2023-03-25
- 串联式振荡水翼的纵向间距对获能的影响
翼发电装置，振荡水翼具备：启动流度低、运行速度慢和发电效率高三大优势。来源于鸟类翅膀上下振荡摆动获得升力的启发，振荡翼获能研究最早始于1981年，Mckinney等[3]的振荡翼试验研究发现，当水翼升沉和俯仰运动的相位差在π/2附近时，获能效率最大，指出了其优异的获能能力。近些年清洁新能源开发研究受到重视，振荡翼水流能发电装置的新奇设计也受到研究人员的广泛关注。目前，振荡翼获能研究主要分为3种类型，全主动式、半主动式和全被动式[4]；全主动式就是强制水翼按
振动与冲击 2022年18期2022-09-30
- AutoNaut构型波浪滑翔器驱动机构数值模拟
船，该船通过前后水翼将船体俯仰吸收的能量转换为前向动力，表面搭载太阳能电池板提供控制能源，于2017年在珠海荷包岛海域成功进行了海试[3]。在理论研究上，学者研究主要集中于推进系统的机理研究和参数优化。Yu等[4]建立了海洋移动浮标的动力学模型，利用数值积分法求解常微分方程，得到了平台和水翼的响应，并将方程简化，得到浮标升沉运动、弹簧刚度系数和前进速度之间的关系，结果表明随着浮标升沉运动幅值的增加，浮标的运动速度也会增加，且水翼摆角增大。Bøckmann等
科学技术与工程 2022年22期2022-09-29
- 小河道扑动水翼装置推水流动特性研究
本文提出利用扑动水翼进行水体推动的方法，以提升平原小河道的水动力条件。扑动水翼是由鱼类游动方式简化而来的，具有阻力小、噪声低、效率高、机动性好等特点。自文献[11]提出扑动水翼可以作为一种新式螺旋桨以来，扑动水翼的推进性能成为了研究热点[12-15]，扑动水翼的应用范围也被不断扩展，比如利用串联水翼从非恒定场中获得推进力的波浪滑翔机[16-17]，以及利用水翼从波浪中获取能量的海洋能量采集装置等[18-19]。文献[20]对比了扑动、摆动以及纯俯仰3种运动
农业机械学报 2022年8期2022-09-14
- 典型参量对全被动式振荡水翼获能规律的影响
]。近年来，振荡水翼式潮流能装置受到了广泛关注，振荡水翼式潮流能装置相较于水平轴及垂直轴水轮机具有工作半径小、可安装于浅水区域、对环境的影响小、装置结构稳定等优点[3]。初步分析及试验研究表明，振荡水翼式潮流能装置具有较高的能量利用率，甚至可与水平轴及垂直轴水轮机相媲美[4]。振荡水翼式潮流能装置根据控制策略的不同可分为：全主动式、半主动式、全被动式[5-6]。全主动及半主动式是控制水翼的升沉或俯仰运动，使其按照规定的形式运动，目前已经得到了广泛的研究。全
海洋工程 2022年4期2022-08-17
- 绕振动水翼空化发展及水动力学特性研究
中发生空化现象的水翼大多数处于振动状态下，为更好地分析实际生活中的水翼空化现象，实现对绕不同振动方式下的水翼的空化发展研究是十分有必要的。至今为止，对于振动水翼周围的流场结构等的分析相对较少。McCroskey[14]详细描述了振荡翼型在非定常流动下的情况，其中主要分析了影响前缘涡分离的两个因素：雷诺数和翼型的最大转角。Ducoin等[15]对处于不同振荡速度下的水翼周围空化流动进行实验模拟研究分析，并通过实验结果对比指出水翼振荡速度的增加将会对水翼的空化
振动与冲击 2022年13期2022-07-14
- 高速船舶减阻水翼附体数值计算分析
球鼻艏技术和消波水翼技术等。在船型优化方面，钱建魁等[1]基于iSight 多学科优化平台建立了一套基于CFD 的船型优化系统，并对某一母型船进行了船型优化，结果显示所得优化船型的兴波阻力下降了5.97%，总阻力减小了9.42%；刘鑫旺等[2]基于自主开发的船型优化设计软件OPTShip-SJTU，对某邮轮进行了多航速船舶阻力性能优化，得到在2 种目标航速下总阻力分别降低了0.65%和0.98%的船型。从减阻的角度来讲，船形优化技术的缺点是，一种船体形状只
中国舰船研究 2022年3期2022-07-05
- 基于涡量矩理论的绕振荡水翼涡动力学分析1)
要工程领域.振荡水翼作为轴流泵、水轮机等旋转水力机械中的重要基础研究单元,绕其复杂流场结构对水力机械的动力特性有重要影响[7-9].研究发现绕动态边界的流场常常存在流态转捩、流动分离、失速旋涡演化等复杂流动行为.早在20 世纪90 年代,文献[10]便通过实验测量了一振荡NACA0012 机翼表面的压力分布与涡通量,成功证实了机翼吸力面上动态失速涡的出现、发展与分离过程.根据旋涡出现的不同位置分别定义有前缘涡(LEV)、尾缘涡(TEV)等.以沉浮翼型为研究
力学学报 2022年5期2022-06-16
- 翼尖形状对小展弦比摆翼水动力性能的影响
]研究了将摆动的水翼置于船体下方作为助推装置，通过与海浪耦合，利用船体的升沉运动产生附加推力，达到节能的目的。Mao[7]研究了摆翼作为海洋结构物主动式稳定鳍，通过调节摆动角度与摆动幅度来适应周围环境变化，能够较好地维持航行器低航速下的稳定性。此外，也有研究者将摆翼设计成能量收集装置，Kumar等[8]在摆翼前方设计了弹性板，使得摆翼可以在海浪中被动地发生摆动，达到能量收集的目的。在摆翼的应用中，其运动模型一般是前进、转动以及周期性平动的多自由度耦合运动。
船舶力学 2022年5期2022-05-31
- 基于流固耦合的水翼涡振特性分析
坏隐身性能。针对水翼的振动现象，国内外的众多学者展开了研究。Chen等[1]采用SSTk-ω湍流模型对平行槽水翼叶片进行数值分析，研究了水翼位置和间距对涡产生的抑制效果和流动特性的影响。结果表明，叶片间距越小，越容易产生涡，并根据分析结果选取翼型。Huang等[2]选用NACA0012翼型进行了试验，着重探究了翼梢对涡激振动的影响，发现翼梢处容易产生涡量大的涡。Huerre等[3]以及Oertel[4]通过试验分别给出了流动不稳定性时涡发放特点和钝体尾流形
兵器装备工程学报 2022年4期2022-05-09
- 重叠网格技术下振荡水翼的水动力特性
直轴水轮机、振荡水翼式发电装置。其中水平轴水轮机的开发和利用最为完备和成熟；垂直轴水轮机具有对于来流方向不敏感的特点，但是能量利用率偏低。振荡水翼式发电装置的能量捕获效率较高，浅海领域的应用优势明显[4]，并且加工工艺简单，应用前景较好。1981年，Mckinney等[5]进行了利用振荡翼捕获来流能量的实验，并就实验值和理论解进行了对比，并对理论公式进行了修正。Zhu[6]设计了被动式单翼的获能机构，依靠弹簧提供的回复力实现水翼在线性剪切流作用下的升沉、俯
哈尔滨工业大学学报 2021年12期2021-12-13
- 新型震荡水翼应用于实船的推进性能研究
舶推进效率。震荡水翼能够将波浪能转化为动能，分为主动式和被动式2 种，是船用助推装置中较为常见的形式[1–3]。本文研究的意义在于，以现有的震荡水翼辅助推进装置为基础，提出一种能够有效改善船舶推进性能的新型震荡水翼辅助推进装置，为波浪能助推领域的研究提供更多理论参考。传统的被动式震荡水翼辅助推进装置主要存在以下不足：1）为确保水翼处于波谷时仍可正常工作，传统水翼一般安装在自由液面以下较深的位置。但波浪能随深度的增加呈指数下降，即震荡水翼提供的推进效率较低。
舰船科学技术 2021年8期2021-09-18
- 波浪滑翔器柔性水翼推进性能数值仿真分析
2波浪滑翔器柔性水翼推进性能数值仿真分析刘 芬1,彭 彬1,孙秀军3,4*,桑宏强1,2(1.天津工业大学机械工程学院,天津,300387; 2.天津市现代机电装备技术重点实验室,天津,300387; 3.中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室,山东 青岛,266100; 4.青岛海洋科学与技术试点国家实验室,山东 青岛,266237)水翼是波浪滑翔器波浪动力转换的关键部件,直接决定了波浪滑翔器的航行性能。文中研究了波浪滑翔器柔性水翼的推进性能,根据波浪滑翔
水下无人系统学报 2021年4期2021-09-10
- 翼身融合水下滑翔机剖面水翼定常吸流主动流动控制数值研究
身融合滑翔机剖面水翼(NACA0015二维翼型)定常吸流主动流动控制数值研究,探究在水翼吸力面施加不同开口位置、不同吸流偏角和不同吸流比的定常吸流对NACA0015水翼升阻特性的影响规律和机理。1 物理模型及数值计算方法1.1 NACA0015水翼定常吸流模型NACA0015翼型是常见翼身融合水下滑翔机剖面翼型之一,其最大厚度为弦长c的15%。如图1所示,本文研究的NACA0015水翼弦长c=500 mm,自由来流速度大小为U∞,来流攻角为α,定常吸流开口
西北工业大学学报 2021年4期2021-09-07
- 波浪滑翔机椭圆形后缘水翼动力特性研究
动观测平台。通过水翼，波浪滑翔机将波浪能量直接转换为向前推进的机械能，实现海上移动，极大节省电力能源[1]。基于水面母船上100～150 W太阳能电池板的发电单元，及锂电池组构成的蓄能单元，波浪滑翔机设置了小型光伏供电模块，为控制系统、通讯系统、传感器和其他海洋观测设备提供电能[2]。在充分利用可再生能源的基础上，波浪滑翔机可实现长达数月的海上连续工作，具有成本相对较低、续航能力长、对环境友好、隐蔽能力高等特点，在海洋水文观测[3]、生物学研究[4]、海洋
海洋技术学报 2021年3期2021-08-19
- 不同形状摆翼推进器水动力性能的数值预报
等[4]指出柔性水翼比刚性水翼会产生更高的推力值，也具有更高的推进效率，但柔性水翼存在大量的控制参数，不利于变量控制。Anderson等[5]研究发现在一定条件下刚性水翼的推进效率仍高达87%，远高于目前主流的螺旋桨推进器。从研究现状来看，基于二维水翼求解，忽略水翼的三维效应，化繁为简的研究已经取得了大量的理论和实验成果。然而，真实的三维流动不同于二维的情况，由于绕流在上、下翼面会产生压强差，三维水翼表面的流动存在展向速度，所以会形成尾涡层，从而在翼尖处向
中国舰船研究 2021年3期2021-06-08
- 考虑挡板对空化脱落的抑制效应数值分析
都是从结构简单的水翼着手，逐步往结构复杂的螺旋桨或者泵发展。根据空化不同的形态和形式，空化可以被分为片空化，云空化，超空化和涡空化等。片空化本身就是非定常的，在生成并发展到一定的程度后就会坍塌破碎成一束束细碎的空泡，并从附着在水利设备上的片空化脱离开来，形成云空化[2]。大量的观察和研究被用来分析片空化发展成云空化的机理机制，最先被发现的片空化脱落机制是回射流机制。Knapp等[3]发现在空化流动中存在与主流方向相反的回射流。Furness等[4]对一个二
海洋工程 2020年6期2020-12-16
- 基于重叠网格方法的新型组合震荡水翼辅助推进性能研究
助推进装置就是以水翼在自由液面以下随波浪产生升沉和纵摇的周期性震荡运动，水翼震荡运动会产生水平方向的推力，进而为船舶推进提供辅助动力[1−3]，降低船舶主机的输出功率，从而达到节能减排的目的。一般而言，辅助推进装置多应用于低速船、无人艇等小型船舶上，震荡水翼沿船舶横向布置，宽度为船舶型宽的0.8～2.5倍。为了防止水翼在升沉运动处于波谷时不出水，还要确保水翼有一定的入水深度。诸多实验数据表明[4−6]，对低速小型船舶加装辅助推进装置对船舶节能是行之有效的，
舰船科学技术 2020年10期2020-11-14
- 波浪滑翔器水下牵引机滑翔动力分析
水下牵引机自重和水翼最大俯仰角对其影响尤为突出。文中以“海哨兵”波浪滑翔器为研究对象, 采用牛顿-欧拉方程建立水翼动力学模型, 对最优自重及最优角度进行计算流体力学仿真, 并将仿真结果与试验数据进行对比分析。分析结果可知, 受到多种因素的影响, 两者数据存在一定偏差, 但两者总体趋势相近, 数据显示20°俯仰角为水翼的最优俯仰角, 3级海况条件下, 45 kg的自重使得水下牵引机在下滑时间和下滑位移方面更加匹配波浪特性。文中在部分参数确定的情况下, 研究自
水下无人系统学报 2020年3期2020-07-01
- 波浪动力船水翼的推进性能分析
动而带动水下推进水翼的摆动产生推进力；另一种常被称作波浪动力船，其水翼安装在船只的艏部或艉部，利用水翼随着船体在波浪中的垂荡与纵摇运动产生推进力。国内外相关领域学者针对这2 种波浪能驱动的航行器开展了长期的研究，本文将主要针对波浪动力船展开相关研究。在数值模拟及仿真方面，Belibassakis 等[1]对位于船体下方的扑动机翼进行了水动力分析，并对其在恒定前进速度下的随机波动进行了分析，结果表明，在一定的运动参数范围内，船舶具有显著的推力、减振和减摇力矩
中国舰船研究 2020年1期2020-06-03
- 波浪滑翔机弹性水翼性能模型试验
8]对波浪滑翔机水翼间距与水翼个数对波浪滑翔机的性能影响进行研究。张禹等[9]应用某势流理论分析软件对波浪滑翔机的运动进行模拟和仿真，发现波浪滑翔机在高海况下可以产生更大推力，但同时阻力也会相应增加。吕元博等[10]根据CFD仿真模拟得出，水翼的最佳逆时针限位角与海况无关，而顺时针旋转限位角随具体海况的变化而变化。Wang等[11]采用牛顿-欧拉法建立了波浪滑翔机的4自由度数学模型，通过仿真模拟得出适当的缆绳长度及波浪滑翔机母船与水下滑翔机部分的重量比能够
实验室研究与探索 2020年1期2020-04-28
- 基于直角网格法的单个和阵列布置下柔性水翼绕流数值模拟*
114)研究柔性水翼在不可压缩流体中的水动力特性, 对于船舵和减摇鳍等海洋结构物的设计和性能优化具有重要意义.本文将自主开发的径向基函数虚拟网格法求解器扩展到模拟绕单个或多个柔性水翼的不可压缩流动问题.数值模型基于虚拟网格有限差分法考虑浸入边界对流场的影响, 引入紧支径向基函数(compact supported radial basis function, CSRBF)以物面 Lagrangian 质点追踪复杂的柔性动边界.基于该方法, 首先模拟了均匀流
物理学报 2020年4期2020-02-28
- 射流对绕水翼云空化流动抑制机理研究1)
[15-17]对水翼流动模型进行一维简化和分析，发现空化流动中的低频压力脉动与空穴积对时间的二阶导数成正比，揭示了空化流场中低频压力脉动产生的根源，将空化激振力与空化状态的关系进行了定量描述.在空化状态和发展的控制策略上，一般采取被动控制和主动控制的方法.被动控制是通过某种方式改变壁面特性来实现的，不需要向流场提供能量，因而容易实现，可操作性强.但很难实现对不同工况的交互精准调节[18-20].主动控制通过采取注入气体、聚合物和水等的方法，实现对流场的控制
力学学报 2020年1期2020-02-23
- 截流板/尾楔对加装T型水翼的双体船阻力影响的数值计算
要：加装T型水翼能改善双体船的耐波性，但同时会引起船体总阻力的增加。在船体尾部加装截流板/尾楔，可以改善尾部流场，提升船体的阻力性能。本文对截流板/尾楔对加装T型水翼的双体船阻力性能的影响进行了研究。采用CFD数值计算方法对加装截流板/尾楔的双体船尾部流场进行了模拟分析。结果显示，本文所采用的方法能够用于加装附体的双体船的阻力预报，截流板/尾楔能够改善双体船的尾部流场，从而降低加装T型水翼的双体船的阻力。关键词：截流板;尾楔;双体船;水翼;减阻中图分类
广东造船 2019年2期2019-06-22
- 水翼对高速双体船纵向减摇性能影响研究
的使用价值，其中水翼为减摇附体中比较有实用价值的一种。本文对高速双体船上水翼的攻角、尺寸、安装方式等方面进行布局与设计，并且基于静特征数[3]的附体减摇能力分析方法，来分析静水中水翼对高速双体船的纵向减摇能力，为高速双体船在实际风浪中航行时水翼对高速双体船的纵向运动控制研究和减摇能力分析提供基础和依据。1 某高速双体船水动力数值计算本文以Fluent软件[4]为数值求解工具，所计算的某高速双体船的主要尺度参数见表1。本节中对某高速双体船的水动力进行数值计算
舰船科学技术 2019年4期2019-05-16
- 水翼吸力面布置凹槽抑制空化研究
张庆典，王晓放水翼吸力面布置凹槽抑制空化研究王 巍，唐 滔，卢盛鹏，焦建雄，张庆典，王晓放（大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室，大连 116024）空化引起不同程度振动、冲击和噪声，加剧物体表面空蚀，使结构提早发生疲劳。为有效抑制和延缓空化发生和空泡脱落，该文提出了在水翼吸力面布置凹槽的方法，旨在通过水翼表面结构的改变来实现空化流动的调节。在数值模拟研究中，采用Realizable湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型，围绕8°攻角下N
农业工程学报 2019年2期2019-02-25
- 质量静矩和惯性矩对水翼流致振动及噪声影响的数值研究
舶行业中，有很多水翼[1-3]结构，像减摇鳍、舵、水翼艇的滑行水翼、潜艇的围壳舵和尾翼等都是典型的水翼结构。水翼结构在水中前行时会产生升力和力矩，如果设计得当可以用翼型的受力特点来改善船舶的水动力性能，应该注意到的是，翼型结构自身可以看成是一个弹性体，在流场力的作用下会产生振动和变形，当流体作用力较小或者说翼型结构强度较大时，这种振动会随时间趋于收敛，但是，当流场作用力达到一种临界状态时，翼型会产生发散或者颤振，发散是指速度大于一定值时，翼型的位移会不断增
振动与冲击 2019年4期2019-02-22
- 基于连杆机构综合的水下仿生推进装置设计❋
海龟可以利用前肢水翼的运动推进身体前进，相比螺旋桨推进方式，具有灵活性好、噪声低、涡流利用率高等优点[1]。研究海龟的行进机理，对于研究水下航行器新型驱动方式、优化动力能源和降低噪声具有理论研究意义和实用价值[2]。国内外学者对仿海龟推进技术及机理进行了大量的研究工作，并取得了一些研究成果。文献[3]通过模拟海龟水翼运动，设计出“Flapping Foil”航行器。文献[4]利用伺服电机控制叶片的位置和姿态，模拟了海龟水翼运动并研制出仿海龟运动的水下机器人
中国海洋大学学报（自然科学版） 2018年11期2018-10-15
- NACA 0012摆动水翼水动力特性的二维数值模拟
景。波浪滑翔机的水翼是影响其航行性能的重要因素。针对水翼的水动力性能，国内外学者进行了大量研究。Kraus［4］通过建立模型，对波浪滑翔机各部位进行了六自由度模拟，确定水翼最大摆角为20°时最优，模拟得出滑翔机在不同海况下的各项水动力学参数。贾立娟［5］利用FLUENT软件研究了翼型、摆角等对水翼水动力学特性的影响，发现摆角为18°时水翼的水动力性能较好。Sun等［6］针对果蝇翅膀的主动摆动进行了数值模拟，发现动态平均升力系数可以达到准静态升力系数的2倍。
中国舰船研究 2018年2期2018-04-18
- Foiler“飞行游艇”是一款时尚的混合动力水翼艇
司的Foiler水翼艇采用了混合动力柴油電动推进系统和可伸缩的水翼系统，完全拥有豪华游艇的性能。在水翼艇模式下，游艇可以平稳地穿过1.5米高的海浪而平稳前行。Foiler是最新的混合动力豪华游艇/水翼融合装置，整合了一个有趣的柴电推进系统。这艘游艇将两台320马力的宝马引擎结合起来，为Enata Marine公司的两台电动鱼雷发动机提供动力。这艘游艇在水翼飞行模式下的最高时速为40节（74公里/小时）。Foiler还可以在全电动模式下运行，以最高时速10节
中国计算机报 2018年10期2018-04-12
- 基于 HydroSTAR 的水翼五体船耐波性优化研究
体和片体之间加装水翼构造水翼五体船，在此基础上借助耐波性通用软件 HydroSTAR 对不同水翼攻角水翼五体船及原五体船耐波性计算，并对相关耐波性指标进行对比分析，以此研究水翼五体船的攻角优化问题。通过对比研究发现，水翼五体船的纵摇幅值、横摇幅值及垂荡幅值明显低于五体船，且在低频波段 NACA4415 翼型水翼五体船最优攻角在 10° 左右。基于 HydroSTAR 的水翼五体船耐波性优化研究匡培钦1,2，柳存根1,2，汪学锋1,2，周翀剑1,2(1. 高
舰船科学技术 2017年2期2017-04-17
- 基于数值模拟的水翼五体船耐波性分析
剑基于数值模拟的水翼五体船耐波性分析匡培钦，柳存根，汪学锋，周翀剑为改善五体船在小摇荡时的耐波性，提出在侧体和主船体之间加装水翼构造水翼五体船，借助HydroStar水动力学软件，依托Wigley片体五体船进行水翼五体船耐波性计算对比。结果表明，由于水翼的减摇减震及升力作用，在侧体和主船体之间加装水翼可以明显降低五体船的纵摇幅值、横摇幅值及垂荡幅值，提高五体船的耐波性。五体船；水翼；纵摇稳性；垂荡；横摇稳性随着高性能船舶设计研发热度的增加，五体船以其在快速
船海工程 2017年1期2017-03-04
- 运动参数对近波面拍动翼推进性能的影响
50001)研究水翼不同运动参数对近波面二维刚性拍动翼推进性能的影响。首先，根据计算流体动力学(CFD)建立了近液面水翼的计算模型，然后采用速度边界造波及动网格等方法对不同参数下水翼的运动及水动力性能进行模拟和分析，最后，计算比较水翼处于无界流中及近静水面时性能。研究结果表明：恰当的水翼摇摆与升沉间相位差能够有效增加翼推力，提高翼推进效率及波浪能利用效率。波面的存在及恰当的翼摇摆与升沉相位差可增加水翼尾涡梯度、减小涡分布范围，从而增加翼推力及效率。此外，水
中南大学学报（自然科学版） 2016年12期2017-01-21
- 水翼涡激振动的数值模拟研究
200240）水翼涡激振动的数值模拟研究刘胡涛1，张怀新1，2，姚慧岚1（1.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240；2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心（船海协创中心），上海 200240）对二维水翼结构进行流固耦合运动分析，利用大涡模拟方法计算高雷诺数下水翼绕流场，流场力作用于二自由度刚体上导致周期性的垂荡和转动，龙格库塔法求解刚体水翼的运动方程，位移参数作为下一时间步流场计算的边界条件，具体通过编译自定义函数控制刚体运动和流场网
舰船科学技术 2016年6期2016-11-15
- 振动翼推进器在波浪中的水动力性能分析
姣摘 要：将一组水翼安装在水面无人艇底部一定深度处，在波浪作用下，水翼将跟随艇体作垂荡和纵摇运动而产生推力，使无人艇实现低速自主航行。本文利用FLUENT软件分析二维摇荡水翼在波浪中的推进性能。关键词：水翼；推力性能；无人艇中图分类号： U661.34 文献标识码：AAbstract： A group of hydrofoils were installed on the bottom of an unmanned surface vessel at a
广东造船 2016年4期2016-10-26
- 被动式摆动水翼潮流能量获取技术实验研究
1)被动式摆动水翼潮流能量获取技术实验研究徐建安, 孙洪雨(哈尔滨工程大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)摘要：针对传统的旋转叶片式水轮机在潮流能量获取过程中存在的问题，提出一种模仿水中生物尾部摆动的被动式摆动水翼潮流能量获取技术。在分析水翼的运动规律和功率系数、效率、折算频率等各参数之间关系的基础上，设计了被动式摆动水翼潮流能量获取实验装置；在三套正反向曲柄摇杆机构的作用下，被动式摆动水翼实现了两自由度周期循环，利用飞轮克服曲柄摇杆机构运
哈尔滨工程大学学报 2016年2期2016-04-25
- 二维水翼空化数值模拟
NACA0006水翼为计算对象，用FLUENT14.0对空化的心态及过程进行数值模拟，得出水翼空化流动的一些特性。首先是计算无空泡状态（采用单相流）是的压力系数分布，然后在模拟有空泡绕流时，通过改变场内压强来计算不同空泡数时的空泡形态。关键词：空化 多相流 水翼 数值模拟空化是液体介质流动中所特有的一种现象，空化被重视主要源于其危害性。空化现象的发生不仅会造成水利机械的性能下降，非定常的空化流动还会引起一些非定常流动特性出现，如振动、噪声以及由非定常流动引
中国水运 2015年11期2015-12-08
- 水下升力体水翼船制作
水翼船的水翼采用了类似于飞机机翼的升力原理，只是两者所处的介质不同。由于水的密度比空气的密度要大800倍，所以，水翼船的水翼翼展无需做得像飞机那样长就能取得所需要的升力。尽管如此，要取得使船体离开水面滑行的升力，像机翼一样扁平的传统水翼船的水翼还是要做得比船体宽。这对于要经常停靠码头的船舶而言，确实是一件很不方便的事。而要支撑起前后两个结构相对单薄的水翼，又不得不采用一些很复杂的支架，这又给水翼船带来了很大的附加阻力。能否把水翼的宽度缩小到船体的宽度以内，
中学科技 2014年12期2015-01-06
- 双体小水线面水翼复合船浮态及阻力试验研究
0)双体小水线面水翼复合船浮态及阻力试验研究刘亚东(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240)对采用非自控组合水翼系统的双体小水线面水翼复合船(HYSWATH)模型进行了浮态及阻力性能的试验研究，测量并分析了模型的吃水、纵倾角、阻力随航速、水翼位置和攻角变化的规律。试验结果表明HYSWATH模型在体航、过渡和翼航等不同航行状态时的纵倾角都比较小，说明非自控组合水翼系统可以保证HYSWATH模型在整个航行过程中的浮态；同时，前水翼的位置和攻角的
海洋工程装备与技术 2014年3期2014-12-10
- 小水线面单体水翼船制作
大家都知道水翼船，传统水翼船就是船底下装有像飞机机翼一样的水翼的船，在水翼船航行时，水翼在水中产生升力，将船体托离水面，使得船体受到的水的阻力大为减少，从而提高了船的航速。因此，传统水翼船曾经有过辉煌的发展时期，特别是在军用舰艇中更得到了飞速的发展，它的航速最快可达60多节（1节等于1海里/时，1海里为1.852千米）。传统水翼船的不足然而，水翼船的缺点也是显而易见的。由于水翼在水下深度上的延伸，加大了船的吃水深度，水翼船的水翼往往超出船体的宽度，使得水翼
中学科技 2014年10期2014-11-03
- 带自控翼穿浪双体船纵向运动研究
。本文在传统固定水翼和尾压浪板的基础上引入自控翼系统，根据切片理论，利用Matlab编程计算穿浪双体船的纵向运动。根据计算和试验结果分析得到水翼的最佳运动控制方式，进而得到穿浪双体船带自控翼时的纵向运动。对比结果表明，自控翼系统可以较大地减小穿浪双体船的纵摇幅值。穿浪双体船;减摇效果;自控翼;切片理论0 引 言船舶在波浪中的运动性能是衡量其性能是否优良的一个重要标志，而纵向运动性能对穿浪型双体船来说尤为重要，过大的纵向运动幅值将严重损害船的航行性能指标。在
舰船科学技术 2014年6期2014-07-31
- 波浪动力艇模型自航试验及数值仿真
控制机构配置时的水翼工作过程，并估算在一定波浪参数下波浪动力艇可达到的航速，所估算的航速与试验结果吻合较好。被动式摆翼；波浪推进；模型试验；数值仿真0 引 言由波浪引起的摇荡运动是船舶在海上航行时阻力增加的主要原因。在船舶设计中，通常采取为主机增加储备功率的措施来克服由波浪引起的阻力增值，同时设置舭龙骨或减摇鳍这类专用附体以降低摇摆幅度。尽管采用附体的方法比较直接，但会进一步增加阻力，而引入减摇鳍等主动控制机构，又会增加额外能耗。人类在研究海洋哺乳类动物的
中国舰船研究 2014年2期2014-07-19
- 高速复合型水翼船运动特性仿真研究
体船主要包括双体水翼船和三体水翼船［2］。Calkins［3］最先提出三体水翼船概念，研究表明该船型比传统三体船及水翼船具有更好的快速性和耐波性。任俊生等人［4］研究了双体水翼船在首浪和尾浪条件下的运动，但未考虑船体阻力及推力的影响。羊少刚等人［5］研究了基于势流理论的水翼船运动，但没有分析船体运动姿态。本文以改装的三体水翼船TR3800［6］为例，分析船体受力并建立其垂直面非线性数学模型，利用MATLAB研究单操水翼对船体运动姿态的影响。1 三体水翼船受
机械工程与自动化 2014年3期2014-05-07
- 基于仿生学原理的滑翔式水翼艇模型设计∗
生学原理的滑翔式水翼艇模型设计∗常军然，谢 崟，王 凡（江西理工大学应用科学学院，江西赣州 341000）为丰富水上运动项目，增加其娱乐性和竞技性，设计了一款单人驾驶的滑翔式水翼艇模型。基于飞鱼可实现滑翔的启发，利用仿生学原理，采用形态仿生和结构仿生相结合的理念，对水翼艇进行了外形和结构设计。并对其主要零部件的外形和安装位置进行详细说明，生成了3D模型图。依据设计结果，制作了简易模型，并进行水面航行试验，跳跃效果良好。该试验结果，可为进一步研制载人水上跳跃
机械研究与应用 2013年4期2013-01-29
- 振动半圆柱尾流中的二维摆动水翼推进性能研究
和摇摆运动的摆动水翼。Streitlien[4]在流场中布置点涡，应用势流理论研究了点涡对二维摆动水翼水动力性能的影响。研究发现二维摆动水翼能够从点涡中吸收能量从而提高推进效率。Gopalkrishnan[5]将大展弦比的摆动水翼置于卡门涡街中，从而找到了几种旋涡和水翼涡相互作用的模式。Beal[6]也作了类似于Gopalkrishnan的实验，实验结果表明摆动水翼能够吸收旋涡中的能量从而提高推力。Zhu等人[7]采用三维非线性面元法研究了摆动尾鳍在鱼体脱
船舶力学 2012年4期2012-09-22
- 高速轻型穿浪双体船纵向运动改善措施研究
穿浪双体船开展了水翼改善纵向运动的理论和试验研究，分析了水翼形式、尺度和安装位置等对纵向运动的影响规律。数值计算和试验结果的比较表明，计及水翼—船体水动力干扰影响的切片理论可满足WPC加水翼后波浪中纵向运动计算的需要，但在纵向运动响应峰值处数值计算结果偏高。模型试验表明，250 t级WPC加装水翼后，迎浪纵摇和垂荡有义幅值可减少20%～30%。穿浪双体船；纵向运动；水翼；耐波性1 引言穿浪双体船（WPC）综合了深V型船和小水线面船的优点，具有较好的耐波性、
中国舰船研究 2012年2期2012-07-19
- 近自由面三维水翼的水动力分析及试验研究
）1 引 言由于水翼已经在水翼复合船、滑行艇和两栖战车等交通工具上得到了广泛的应用[1-4]，因而研究三维水翼的水动力性能是非常必要的，其中，自由面对水翼性能的影响是不可忽视的。研究分析不同航速下水翼的性能以及水翼与船体间的相互影响，对水翼的实际应用有重要的意义。国际上，Park和Chun[5]使用一种高阶边界元法对三维翼绕流进行了计算，Xie和Vassalos[6]基于势流理论应用面元法对带自由面三维水翼进行了研究。在国内，汪淳和邹早建[7]利用Rank
船舶力学 2011年10期2011-06-07
- 柔性摆动水翼弦向变形模式及其对推进性能的影响研究
336）柔性摆动水翼弦向变形模式及其对推进性能的影响研究王志东1，张晓庆2，丛文超1（1江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212003；2挪威船级社，上海 200336）在Bose变形模式及悬臂梁受力变形分析的基础上，提出了摆动水翼新的柔性变形模式，推导出弦向变形方程，给出了摆动水翼变形运动描述及动网格处理技术，利用数值方法研究了柔性变形模式、柔度系数、弦向变形长度等参数对柔性水翼推进特性的影响，指出了摆动水翼高推进性能对应的柔性模式与变形参数。
船舶力学 2010年7期2010-06-07
- 基于MSC.Patran的水翼升力求解方法研究
40821)对于水翼船船体，在翼行状态下，船体完全离开水面，船体重量仅由首尾水翼支撑。传统的研究方法需要在不同条件下进行试验，每次试验都需要调整多种参数，如水翼的安装角度和水翼支柱的高度等，准备工作较为繁杂，这就需要找到一种参数化建模的方法，减少手工劳动。根据水翼升力面理论计算方法，结合大量的水翼试验，中国船舶科学研究中心摸索出一套计算任意平面形状水翼的升力面计算方法，本文在此基础上使用MSC.Patran作为开发和使用平台实现了水翼升力求解方法[1]。1
船海工程 2007年6期2007-01-28