增效降噪的潜艇前置导叶螺旋浆研究

潜艇前置导叶螺旋浆是中国船舶研究中心最近开发了的一处潜艇增效降噪的新装置。文中描述了这绵组成和布局形式，阐述了其增效降噪原理，并对试验和开发和情况进行了介绍。     

一种新型潜艇前置导叶螺旋桨的开发和试验研究

潜艇前置导叶螺旋桨是CSSRC为提高潜艇快速性和降低螺旋桨噪声而开发的一种新装置。它由螺旋桨和安装在尾附体与螺旋桨之间一适当位置上的导叶组成。利用尾附体、主艇体和导叶间的相互作用来调节螺旋桨的来流,使螺旋桨的能量损失、不定常力和辐射噪声减小。本研究表明,这种新装置可以提高潜艇最大航速0.3～0.5节,降低螺旋桨辐射噪声2～4分贝。     

带前置导叶的潜艇尾流场的研究

本文采用发展的ＲＡＮＳ数值求解器，成功地对带前置导叶的潜艇尾流场进行了数值预报。算法中采用ｋ－ε湍流模型和壁函数，计算雷诺数为１０＾７，控制方程在正常网格下差分离散，运用了ＳＩＭＰＬＥＣ和ＡＤＩ技巧。针对潜艇尾端的收缩尖点，发展了一种可在直角坐标系下处理ｒ＝０问题的底面爬升网格技术。前置导叶的影响采用三维力场模型模拟，算例结果表明，本文的方法有效，并在设计者最为关心的桨盘面处轴向速度场已达到小于５     

带前置导叶桨潜艇自航试验的数值模拟与自航因子预报

本文根据RANS代码,采用移动网格滑移交接面技术对假想的带前置导叶潜艇的自航试验、螺旋桨敞水试验进行模拟,并依据试验结果验证之,发现该方法能够较好地预报螺旋桨推力、扭矩.而后,与潜艇阻力试验相结合,预报潜艇自航因子,通过与试验结果的比较分析,验证了方法的可靠性.     

潜艇快速性模型试验分析及实艇预报新方法研究

本文在研究二向度实效伴流理论的基础上，建立了新的潜艇快速性模型试验分析方法，将该方法系统地应用于各类潜艇快速性模型试验分析，结果表明它适用于所有单轴潜艇快速性模型试验分析，特别是尾部有较强旋转流动的情形；本文还基于二向度方法，并引入摩擦形状因子的概念，提出了新的潜艇快速性预报方法，结果表明，新方法的最终预报结果与传统方法相同，但推进效率的分量不同。     

艉置消振推力轴承降噪机理分析及试验验证

本文针对螺旋桨-轴系-船体耦合振动产生的高辐射噪声问题,从新型推力轴承设计出发,提出了艉置消振推力轴承的设计方案。该新型推力轴承具有艉部对称安装、纵向刚度低噪声匹配、径向采用隔振处理等技术特点。通过建立螺旋桨-轴系-船体耦合振动声辐射计算模型,采用数值计算方法揭示了艉置消振推力轴承的降噪机理,并在开阔水域开展了艉置消振推力轴承降噪效果的验证试验,试验结果表明,该新型推力轴承具有良好的降噪效果,可将螺旋桨纵向激励力经轴系传递到试验模型壳体引起的辐射噪声降低7.3 dB。该研究为降低舰船桨-轴-船耦合振动辐射噪声提供了一种新的技术途径。     

Flow-induced Noise and Vibration Analysis of a Piping Elbow with/without a Guide Vane

The effect of a guide vane installed at the elbow on flow-induced noise and vibration is investigated in the range of Reynolds numbers from 1.70×10^5 to 6.81×10^5, and the position of guide vane is determined by publications. The turbulent flow in the piping elbow is simulated with large eddy simulation （LES）. Following this, a hybrid method of combining LES and Lighthill＇s acoustic analogy theory is used to simulate the hydrodynamic noise and sound sources are solved as volume sources in code Actran. In addition, the flow-induced vibration of the piping elbow is investigated based on a fluid-structure interaction （FSI） code. The LES results indicate that the range of vortex zone in the elbow without the guide vane is larger than the case with the guide vane, and the guide vane is effective in reducing flow-induced noise and vibration in the 90° piping elbow at different Reynolds numbers.     

船用燃气轮机进口导叶系统的建模及仿真

某型船用燃气轮机的进口导叶系统(Inlet Guide Vane system,IGV system)原采用气动控制系统,现参考航空发动机和重型燃气轮机的设计,改造为液压控制。为对此进行研究,基于Simscape工具箱,建立了液压控制的船用燃气轮机IGV系统模块化仿真模型。同时,利用该模型,借助模糊控制理论,对当前IGV系统中液压控制普遍使用的PID控制逻辑进行了优化。仿真结果表明：利用Simscape工具箱搭建的新型船用IGV系统仿真模型具有一定的可行性,且优化后的控制逻辑能有效提升IGV系统的运行效果。     

海底管道提吊方法分析

在浅海海域的管道铺设过程中,有时需要将置于海底的管道提吊至船舶甲板上进行焊接。在这个过程中管道端部承受较大的弯矩作用,极易造成管道的破损。根据大挠度梁理论建立了海洋管道的微分平衡方程,对管道单点S型提吊的力学性能进行了研究。针对管道线型呈现S型曲线时端点弯矩过大的问题,提出了两点提吊方案,并利用打靶法对中间吊点配置方案以及两点提吊时管道的力学性质进行了求解。通过算例与ANSYS计算结果的比较,验证了本文方法的可靠性。     

压载水处理装置进出口导叶结构优化研究

为了增加压载水在UV杀菌装置内的照射时间、改善流场分布,对杀菌装置设计了旋向相反的进出口导叶。运用FLUENT软件对不同参数导流叶片的过流时间及流场进行了模拟计算,结果显示,在流量和叶片厚度不变时,减少叶片数、增加出口安装角及采用弯曲型导叶,均能增加过流时间。当导叶片数为3片,导叶片厚度为10mm,导叶出口安装角为20°时,海水流过紫外腔时照射时间比没有安装导叶前增加了0.327s,达到了杀菌要求。     

潜艇协同战术分析

总结了潜艇的战术特点,研究三种潜艇协同战术并分析了其适用的战场环境.     

燃机进口导叶电液加载系统建模与优化仿真

现有电液加载系统研究具有控制对象模型不够准确直观,加载精度不高的缺点。针对控制对象具有复杂非线性以及加载机构运动严重影响加载精度的问题,提出了利用基于物理网络概念Simscape工具进行准确直观的非线性建模,设计了惯性力矩补偿+基于力加载误差和受力界面速度信号的模糊补偿环节用于补偿加载机构运动造成的扰动以提高力加载精度。对燃机进口导叶气动力矩电液模拟加载系统的建模过程体现了利用Simscape工具带来的直观可靠的优势,仿真实验表明新控制策略能显著提高加载精度。     

海底管道的疲劳失效分析

由于多种原因在役海底管道的某些管段往往会形成具有一定长度的悬跨,悬跨在波浪和海流的共同作用下会发生振动,最终可能导致管道的疲劳失效.从海底管道疲劳寿命计算和疲劳失效分析人手,重点介绍应用ANSYS有限元软件分析海底管道的疲劳问题的方法,可供类似工程借鉴与参考.     

潜艇作战系统的特性分析

对潜艇作战系统进行了特性分析，从使命任务、作战样式、系统功能和系统组成等方面简要阐述了潜艇作战系统的特点，指出了在未来潜艇作战系统设计中所面临的问题以及需要重点对待的不足之处。