上海交通大学学报 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (8): 990-1000.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.262
所属专题: 《上海交通大学学报》2021年“交通运输工程”专题; 《上海交通大学学报》2021年12期专题汇总专辑
收稿日期:
2019-09-17
出版日期:
2021-08-28
发布日期:
2021-08-31
通讯作者:
汪春辉
E-mail:chunhui_wang@hrbeu.edu.cn
作者简介:
王 超(1981-),男,安徽省砀山县人,副教授,博士生导师,主要研究方向为舰舶推进与节能技术、冰区船舶航行性能预报及其分析技术
基金资助:
WANG Chao, LIU Zheng, LI Xing, WANG Chunhui(), XU Pei
Received:
2019-09-17
Online:
2021-08-28
Published:
2021-08-31
Contact:
WANG Chunhui
E-mail:chunhui_wang@hrbeu.edu.cn
摘要:
为了模拟无约束状态下自由运动冰块对螺旋桨水动力性能的影响,文章使用重叠网格方法建立了冰桨相互作用的非接触模型.计算中采用六面体网格对计算域进行网格划分,然后使用动态流体-固体相互作用方法来模拟螺旋桨抽吸作用下的冰块的运动,经与冰桨作用下冰块运动轨迹实验结果的比对,证实文章方法的准确性.通过对不同大小的冰块、冰块的初始径向位置、初始轴向位置等参数变化下的螺旋桨水动力性能计算结果分析,得知:运动的冰块后方会出现一定的加速区和阻塞区.冰块大小会直接影响螺旋桨水动力性能,大尺寸的冰块在接近螺旋桨时阻塞效应比小尺度冰块更大,对螺旋桨的水动力性能影响更显著.
中图分类号:
王超, 刘正, 李兴, 汪春辉, 徐佩. 自由状态冰块尺寸及初始位置参数对冰桨耦合水动力性能的影响[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 990-1000.
WANG Chao, LIU Zheng, LI Xing, WANG Chunhui, XU Pei. Influence of Free-State Ice Size and Initial Position on Coupled Hydrodynamic Performance of Ice Propeller[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2021, 55(8): 990-1000.
[1] | 郭春雨, 谢畅, 赵大刚. 冰级桨水动力性能研究综述[J]. 船舶工程, 2014, 43(4):1-8. |
GUO Chunyu, XIE Chang, ZHAO Dagang. Summary of research on hydrodynamic performance of ice propeller[J]. Ship Engineering, 2014, 43(4):1-8. | |
[2] | 徐佩. 模型冰对螺旋桨水动力性能影响的试验研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2016. |
XU Pei. Experimental study on the influence of mo-del ice on hydrodynamic performance of propeller[D]. Harbin: Harbin Engineering University, 2016. | |
[3] | 武珅, 曾志波, 张国平. 冰阻塞参数对螺旋桨水动力性能影响试验研究[J]. 船舶力学, 2018, 22(2):156-164. |
WU Shen, ZENG Zhibo, ZHANG Guoping. Experimental study on influence of ice blocking parameters on hydrodynamic performance of propeller[J]. Ship Mechanics, 2018, 22(2):156-164. | |
[4] | 王国亮. 冰-桨-流相互作用下的螺旋桨水动力性能研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2017. |
WANG Guoliang. Study on hydrodynamic performance of propeller under ice-paddle-flow interaction[D]. Harbin: Harbin Engineering University, 2017. | |
[5] | 孙盛夏. 冰桨干扰下螺旋桨诱导激振力预报分析[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2017. |
SUN Shengxia. Prediction and analysis of propeller induced excitation force under ice propeller interference[D]. Harbin: Harbin Engineering University, 2017. | |
[6] | 徐佩. 基于CFD-DEM耦合的螺旋桨-碎冰-水相互作用的数值模拟[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2019, 60(1):121-138. |
XU Pei. Numerical simulation of propeller-crushing-water interaction based on CFD-DEM coupling[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2019, 60(1):121-138. | |
[7] | SHIH L Y, ZHENG Y. Constricted hydrodynamic flow due to proximate ice blockage over a blade profile in 2-D[C]//2nd International Conference on Propellers and Cavitation. Hangzhou, 1992: 74-79. |
[8] | YAMAGUCHI H. Investigation on propeller performance in uniform and blocked flow for the open propellers used in the IMD ice tank and cavitation yunnel experiments[R]. Laboratory Memorandum(National Research Council of Canada, Institute for Marine Dynamics). Newfoundland: National Research Council of Canada, 1993: 11. |
[9] | BOSE N. Ice blocked propeller performance predictions using a panel method[J]. Transactions of the Royal Institute of Naval Architects, 1996, 138:213-226. |
[10] | LUZNIK L, WALKER D, BOSE N, et al. Effects of ice blockage size and proximity on propeller performance during non-contact propeller-ice interaction[C]//14th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (OMAE). Copenhagen, Denmark, 1995: 53. |
[11] | WAIKER D N L. The influence of blockage and cavitation on the hydrodynamic performance of Ice class propellers in blocked flow[D]. Newfoundland: Memorial University of Newfoundland, 1996. |
[12] | VEITCH B. Predictions of ice contact forces on a marine screw propeller during the propeller-ice cutting process[J]. British Maritime Technology, 1995, 118:1-110. |
[13] | LIU P, DOUCET J M, VEITCH B, et al. Numerical prediction of ice induced hydrodynamic loads on propellers due to blockage[J]. Oceanic Engineering International, 2000, 4(1):31-38. |
[14] | LIU P, BOSE N, COLBOURNE B. A Broyden numerical kutta condition for an unsteady panel method[J]. International Shipbuilding Progress, 2002, 49(4):263-273. |
[15] | 叶礼裕, 王超, 常欣, 等. 冰桨接触的近场动力学模型[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2018, 39(2):222-228. |
YE Liyu, WANG Chao, CHANG Xin, et al. Near-field dynamics model of ice-propeller contact[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2018, 39(2):222-228. | |
[16] | 王超, 叶礼裕, 常欣, 等. 非接触工况下冰桨干扰水动力载荷实验研究[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2017, 38(8):1190-1196. |
WANG Chao, YE Liyu, CHANG Xin, et al. Experimental study on hydrodynamic loading of ice-propeller under non-contact conditions[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2017, 38(8):1190-1196. | |
[17] | 沈洪道. 冰动力学的拉格郎日离散元模式[J]. 海洋预报, 1999(3):71-84. |
SHEN Hongdao. Ice dynamics Lagrangian discrete element model[J]. Ocean Forecast, 1999(3):71-84. |
[1] | 丁恩宝, 常晟铭, 孙聪, 赵雷明, 吴浩. 半浸桨不同半径切面入水的水动力特性[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(9): 1188-1198. |
[2] | 吴怀娜, 冯东林, 刘源, 蓝淦洲, 陈仁朋. 基于门式抗浮框架的基坑开挖下卧隧道变形控制[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(9): 1227-1237. |
[3] | 刘谨豪, 严远忠, 张琪, 卞荣, 贺雷, 叶冠林. 地面堆载对既有隧道影响离心试验和数值分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 886-896. |
[4] | 孙健, 彭斌, 朱兵国. 无油双涡圈空气涡旋压缩机的数值模拟及试验研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 611-621. |
[5] | 秦汉, 伍彬, 宋玉辉, 刘金, 陈兰. 细长体高速风洞超大攻角支撑干扰数值分析[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 44-51. |
[6] | 薛飞, 王誉超, 伍彬. 高速飞行器后向分离特性研究[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 80-86. |
[7] | 杜登轩 , 乐绍林 , 周 欢 , HtayHtayAung , 喻国良. 均匀来流中承台相对埋深对复合桩 墩局部水动力及冲刷的影响 [J]. 海洋工程装备与技术, 2022, 9(2): 64-71. |
[8] | 郑高媛, 赵亦希, 崔峻辉. 车身用铝饰条拉弯成形面畸变缺陷形成规律[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(1): 53-61. |
[9] | 金戈, 范珉, 周振栋, 谭勇, 钟小波. 升降式止回阀动态特性分析与改进[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(S2): 110-118. |
[10] | 徐德辉, 顾汉洋, 刘莉, 黄超. 新型锥形式旋叶汽水分离器热态试验与数值研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(9): 1087-1094. |
[11] | 刘恒, 伍锐, 孙硕. 非均匀流场螺旋桨空泡数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 976-983. |
[12] | 李岩松, 丁鼎倩, 韩东, 刘静, 梁永图. 起伏输油管道临界完全携积水油速数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(7): 878-890. |
[13] | 张源, 李范春, 贾德君. 点阵压气机叶轮的设计与3D打印仿真[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(6): 729-740. |
[14] | 赵朋飞, 薛昕, 杨成. 模拟碱骨料反应引起的箍筋端部锚固退化对钢筋混凝土梁受剪性能的影响[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(6): 681-688. |
[15] | 仝远, 李德贵, 聂源, 金桂玉, 迟德建. 钨合金破片对屏蔽B炸药撞击起爆数值模拟[J]. 空天防御, 2021, 4(3): 70-75. |
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