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12期专题汇总专辑; 《上海交通大学学报》2021年“交通运输工程”专题
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] | 金韬, 高斌, 王强强, 周行, 何文, 冯少孔. 拟共震源高密度面波法数据反演模拟算法及应用[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(7): 1029-1040. |
| [2] | 张强, 陈振华, 王文龙, 苏怀维, 迟德建. 炸点控制对钢筋混凝土T梁桥的毁伤特性数值模拟研究[J]. 空天防御, 2025, 8(5): 83-90. |
| [3] | 巩超, 侯远杭, 张宇骐, 刘殿勇, 万跃进. 畸形波浪环境下的埋首式无人艇水面运动特性[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(4): 447-457. |
| [4] | 王子阳 , 王晓华, 郭冲霄, 等. 串油工艺研究及方法优化[J]. 海洋工程装备与技术, 2025, 12(4): 104-115. |
| [5] | 武晓龙, 夏凯龙, 孟德君, 郝晟淳, 朱铭敏. 非轴对称布局压气机试验与数值模拟研究[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(12): 1916-1928. |
| [6] | 李易, 欧树彦, 梁伟栋, 董佳宝, 庄至栋. 飞行器低空大动压整流罩旋抛分离数值模拟[J]. 空天防御, 2025, 8(1): 102-108. |
| [7] | 徐浩东, 余童真, 樊伟, 李明广, 刘念武. 顶管施工过程中浆液扩散对减阻效果影响[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(7): 1067-1074. |
| [8] | 邓贺方, 夏凯龙, 滕金芳, 羌晓青, 朱铭敏, 卢少鹏. 不同转速下沟槽型机匣对跨声速压气机性能的影响[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(6): 1151-1160. |
| [9] | 刘羿伯1, 毕羽琴1, 马 强2, 3, 肖华平1, 刘书海1. 水下螺旋轴流混输泵叶轮的结构设计与优化[J]. 海洋工程装备与技术, 2024, 11(4): 14-20. |
| [10] | 冯漾漾, 丁浩亮, 胡平山, 严波. 注塑模稳态温度场的有限体积法模拟[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(4): 461-467. |
| [11] | 王 慧, 杜登轩, 刘海超, 喻国良, 张民曦. 均匀来流中带环翼的复合桩墩的局部冲刷数值试验研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2024, 11(3): 1-9. |
| [12] | 张念凡, 肖龙飞, 陈刚. 海洋结构物波浪砰击的数值研究综述[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 127-140. |
| [13] | 李树勋,沈恒云,刘斌才,胡迎港,马廷前. 高温熔盐止回阀受熔盐颗粒冲击的压力脉动响应[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(2): 271-279. |
| [14] | 洪蕾1,肖皓1,叶佳2,马国红1. 径向超声波辅助MIG焊电弧的数值模拟[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(2): 330-338. |
| [15] | 郭同彪, 张吉, 李新亮. 压缩拐角强激波边界层干扰直接数值模拟研究[J]. 空天防御, 2024, 7(2): 29-35. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||