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采用涡格法和面元法预报吊舱推进器非定常水动力性能(英文)被引量：6: 2014年; 文章发展了一种预报吊舱推进器非定常水动力性能的数值方法。该方法分别基于涡格法和面元法对螺旋桨叶片和吊舱进行计算。螺旋桨工作在船体和吊舱包后的非均匀来流中,其对吊舱包和支架的非定常诱导速度在文中进行了时均处理。用该数值方法分别预报了有无船体情况下的四叶桨吊舱推进器水动力性能,并通过与空泡水筒的推力、扭矩实验数据相比较,验证了数值方法的有效性。该文还基于数值结果讨论了吊舱对于螺旋桨非定常力和力矩的影响,说明吊舱包—支架单元所诱导的伴流对螺旋桨受力是有较大影响的。; 马骋钱正芳陈科蔡昊鹏庄光宇; 关键词：吊舱推进器涡格法面元法

单桨吊舱推进器水动力性能数值预报方法研究被引量：2: 2014年; 论文对目前应用较多的拖式、推式单桨吊舱推进器形式,在统一的理论框架下,应用涡格法和边界元法,建立了其定常水动力性能的数值计算方法。该方法采用涡格法求解螺旋桨叶片性能,采用升力面理论非升力体面元法计算吊舱包和支架性能,叶片、吊舱包和支架三者的影响通过迭代计算计入;进行了拖式、推式吊舱推进器定常水动力性能的数值预报,其与空泡水筒试验结果的比较表明,论文建立的数值方法能够较好地预报拖式及推式吊舱推进器的定常水动力性能。; 马骋钱正芳陈科蔡昊鹏庄光宇; 关键词：吊舱推进器水动力涡格法面元法

双桨式吊舱推进器水动力性能CFD预报建模方法研究: 针对黏性流场中双桨式吊舱推进器的水动力性能问题,采用了CFD方法计算吊舱推进器的定常水动力性能。在Gambit中,结合UG实体模型建立计算模型,并对整个吊舱推进器的计算域进行网格划分。将整个计算域划分为两个旋转的小域及一...; 庄光宇蔡昊鹏马骋钱正芳陈科尹宝瑞; 关键词：CFD 吊舱推进器水动力性能; 文献传递

一种优化螺旋桨侧斜分布的数值方法: 良好的侧斜分布可以使螺旋桨叶片各半径剖面不同时进入船后不均匀流场的高伴流区域,从而有效地降低了由于螺旋桨工作在非均匀流场所引发的船艉振动及辐射噪声。本研究利用人工智能寻优算法配合基于面元法理论的螺旋桨非定常水动力性能预报...; 蔡昊鹏马骋陈科钱正芳张赫; 关键词：改进粒子群算法并行计算; 文献传递

新型低噪声多叶耦合螺旋桨性能研究被引量：5: 2014年; 提出了一种船用螺旋桨的新构型--低噪声多叶耦合螺旋桨,并研究了该新构型的水动力性能。多叶耦合螺旋桨通过采用桨叶内半径轴向错位、外半径同盘面均匀布置的全新形式,实现螺旋桨桨叶多层耦合分布,使得各桨叶间产生有利的水动力干涉,降低翼栅效应的影响,达到增加桨叶数或盘面比而不降低推进效率的目的,从而提高了螺旋桨的空泡、噪声、非定常力等性能,开拓了低噪声螺旋桨设计的新思路。通过CFD数值模拟和模型试验,开展了低噪声多叶耦合螺旋桨的敞水性能及空泡性能研究。理论与试验结果表明,与现有某船五叶螺旋桨相比,新型多叶耦合螺旋桨空泡性能提高约20%,推进效率提高约7%;基于CFD数值模拟的多叶耦合螺旋桨敞水性能预报方法精度达2%。该文提出的新型低噪声多叶耦合螺旋桨对提高水面、水下推进器的声隐身性能具有重大的军事意义。; 马骋钱正芳陈科蔡昊鹏; 关键词：低噪声船用螺旋桨

一种求解船用螺旋桨最佳径向环量分布的方法被引量：2: 2013年; 研究了基于改进升力线模型和改进粒子群优化算法的船用螺旋桨最佳径向环量分布的求解方法。在升力线理论中计入了螺旋桨在轴向、周向和径向诱导速度的影响,通过迭代计算满足自由涡线的"涡线方向与当地流场方向保持一致"的运动学边界条件,获得变形的自由涡线,使改进的升力线模型适用于包括重载工况在内的多种螺旋桨工作状态下最佳环量分布的求解。改进了一种基于变异策略的粒子群优化算法,以此人工智能优化方法代替传统的变分法,寻优得到船用螺旋桨最佳径向环量分布。针对不同的求解条件,给出了相应的计算结果及讨论。计算结果表明,该最佳环量分布的求解方法是可行、有效和正确的。; 蔡昊鹏马骋钱正芳陈科张赫; 关键词：船用螺旋桨粒子群算法

螺旋桨低频宽带噪声影响参数研究与流—声多目标优化设计被引量：4: 2016年; 文章以谱方法为理论基础,以条带法为数值求解方法,针对Sears力响应函数引入厚度修正,建立了螺旋桨低频宽带噪声理论预报方法。通过对比10叶模型螺旋桨水筒试验数据,验证了厚度修正的效果,厚度修正后总声级误差由2 d B减少至1.1 d B。文中利用厚度修正后的预报方法,从三个层次六个方面对影响螺旋桨低频宽带噪声的参数进行研究,并实现了流-声多目标优化设计:(1)单个螺旋桨影响参数灵敏度分析:1外半径型值对总声级影响较大,而内半径几乎没有影响。2利用Sobol灵敏度分析法对两个不同叶数螺旋桨的流场参数和螺旋桨参数进行研究发现:不同桨叶下各参数影响因子几乎一致,来流速度对于螺旋桨低频宽带总声级有最大贡献,约为30%的正效应,其次是湍流度约为22%的正效应,而湍流积分长度仅占7%的负效应。(2)单个螺旋桨流—声多目标优化设计研究:以NSGA-Ⅱ为优化算法,结合非定常面元法和低频宽带噪声预报方法,实现流-声多目标优化设计。(3)多个螺旋桨相对关系稳健性分析:对不同螺旋桨低频宽带噪声相对关系稳健性进行研究,分析湍流积分长度和湍流度变化的影响。该文的研究成果为下一步将低频宽带噪声纳入螺旋桨设计考核指标奠定了理论基础。; 蒋靖伟钱正芳马骋陈科蔡昊鹏

双桨式吊舱推进器水动力性能CFD预报方法研究被引量：3: 2014年; 基于粘性流体CFD理论,数值预报双桨式吊舱推进器在均流和非均流条件下的水动力性能。均流条件下,采用多参考系模型和滑移网格模型,分别数值模拟前桨和后桨的旋转,将数值结果和试验结果进行了比较,推力的误差不大于4.51%,扭矩误差不大于3.35%;非均流条件下,在FLUENT软件中,以Profile的形式导入伴流数据文件,通过数值预报的平均值与敞水工况的试验结果做间接的比较,可以看到总推力系数偏差为5.26%,扭矩系数偏差为3.12%。结果表明,该数值方法对于双桨式吊舱推进器在均流和非均流条件下的水动力性能的预报精度可满足要求。; 马骋钱正芳陈科蔡昊鹏庄光宇; 关键词：吊舱推进器 CFD 水动力性能

各向异性湍流积分长度数值预报研究: 2015年; 文章针对目前模型试验只能获得各向同性湍流积分长度这一现状,建立了各向异性湍流积分长度数值预报方法:(1)RANS预报初始定常流场;(2)大涡模拟计算脉动速度场;(3)脉动速度相关函数计算各向同性湍流积分长度;(4)计算各向异性湍流积分长度。通过二维水翼模型试验验证了水中各向同性湍流积分长度的数值预报精度,平均误差6.81%;通过风洞螺旋桨验证了空气中各向异性湍流积分长度计算方法。对SUBOFF桨盘面处各向异性湍流积分长度的预报研究发现,各方向湍流积分长度外半径大于内半径;潜艇上部涡团扩散较下部明显,内半径湍流积分长度波峰随着角度增大而内移;Λ11、Λ12和Λ13周向分布受指挥台围壳和稳定翼马蹄涡影响,波峰出现在20°和90°左右;Λ31和Λ32的频率峰值受指挥台围壳和稳定翼马蹄涡脱落频率(约15 Hz)影响,峰值集中在30 Hz以下。该文提出的各向异性湍流积分长度预报方法,为下一步螺旋桨低频宽带噪声预报中构造新的湍流波数谱以提高预报精度提出了思路。; 蒋靖伟马骋钱正芳陈科蔡昊鹏张赫; 关键词：CFD 大涡模拟

确定螺旋桨侧斜分布的一种数值优化方法被引量：6: 2014年; 合理的侧斜分布可以使螺旋桨各半径剖面不同时进入船艉非均匀流场的高伴流区域,可有效降低螺旋桨在船艉非均匀流场运转所引发的振动噪声。文章利用基于螺旋桨面元法的非定常水动力性能预报工具配合智能寻优算法,对螺旋桨侧斜分布问题进行迭代优化设计。侧斜分布曲线采用B样条曲线表达,可保证曲线在优化过程中的光顺性;应用改进粒子群算法,结合螺旋桨非定常水动力性能预报工具,以降低轴向非定常力幅值为目标对侧斜分布进行了优化及相关的分析探讨;编制了基于OpenMP语言的并行优化算法以在多核高性能计算机上提高运算效率。数值优化结果表明,采用文中方法优化侧斜分布,可降低螺旋桨的非定常力幅值,该文的侧斜优化方法是可行、有效的,并行算法的引入可明显提高优化效率。; 蔡昊鹏马骋陈科钱正芳张赫; 关键词：改进粒子群算法并行计算

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蔡昊鹏

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