水動(dòng)力節(jié)能技術(shù)的案例
特別關(guān)注｜這些常規(guī)船舶水動(dòng)力節(jié)能技術(shù)，誰(shuí)更勝一籌？
常規(guī)船舶水動(dòng)力節(jié)能技術(shù)是指通過(guò)船體線型、螺旋槳和加裝附加裝置等的優(yōu)化對(duì)船舶周圍流場(chǎng)進(jìn)行調(diào)控，以達(dá)到降低船舶阻力或提高螺旋槳推進(jìn)效率而達(dá)到節(jié)能目的，具體可見(jiàn)表1。
表1 常規(guī)船舶水動(dòng)力節(jié)能技術(shù)措施
1
船型優(yōu)化
船型優(yōu)化主要是針對(duì)船體型線進(jìn)行優(yōu)化，以改善靜水或風(fēng)浪中航行的船體表面壓力和興波，從而達(dá)到降低船體阻力的目的。目前，船型優(yōu)化主要基于SBD(Simulation Based Design)技術(shù)，如圖1所示，將CFD性能評(píng)估、幾何重構(gòu)/變形技術(shù)和智能優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一定約束條件下船體性能的最優(yōu)化。船型優(yōu)化技術(shù)一般可實(shí)現(xiàn)節(jié)能2%-5%。
圖1 基于SBD技術(shù)的船型優(yōu)化設(shè)計(jì)
2
高效螺旋槳
高效螺旋槳是相對(duì)于傳統(tǒng)圖譜螺旋槳(如MAU系列圖譜、B系列圖譜)而言的，它是建立在船體尾部線型-螺旋槳-回收尾流能量的節(jié)能裝置一體化的流體動(dòng)力性能最優(yōu)匹配設(shè)計(jì)理念之上的(如圖2所示)，且是依據(jù)船尾流動(dòng)特征進(jìn)行理論優(yōu)化設(shè)計(jì)而得到的最優(yōu)方案。
展開(kāi) 【技術(shù)】潛艇船首形式的水聲學(xué)和水動(dòng)力學(xué)優(yōu)化
本次研究的主要目的是利用高保真的 CFD 模擬和自動(dòng)化的工作流程，通過(guò)優(yōu)化船首形式來(lái)提高潛艇的水聲和水動(dòng)力性能。
前 言
潛艇自發(fā)噪聲的來(lái)源可分為三大類。螺旋槳噪聲是當(dāng)潛艇航速達(dá)到足以產(chǎn)生空泡時(shí)，由潛艇螺旋槳產(chǎn)生的噪聲。水動(dòng)力噪聲包括潛艇在水中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的各種噪聲源。機(jī)械噪聲是由潛艇上的推進(jìn)、操縱和輔助機(jī)械產(chǎn)生的噪聲。水動(dòng)力噪聲是主要的噪聲源，也是本次研究的主要研究對(duì)象。而潛艇模型是基于稱為DARPA SUBOFF的標(biāo)準(zhǔn)幾何模型。
本次研究利用高保真的CFD求解器 STAR-CCM + 求解流動(dòng)的非定常RANS方程 和水聲學(xué)的 Ffowcs-William 和 Hawkings (FW-H)方程，開(kāi)發(fā)了一個(gè)迭代設(shè)計(jì)過(guò)程，以降低水動(dòng)力噪聲水平。利用CAESES軟件創(chuàng)建艇體的參數(shù)化幾何模型，由此，艇體的變體模型可以在搭建的自動(dòng)化工作流程中被自動(dòng)化的創(chuàng)建和利用。潛艇船首的形狀已用下列方程參數(shù)化，該方程創(chuàng)建了一條對(duì)稱曲線:
*參數(shù)化的對(duì)稱船首
多目標(biāo)優(yōu)化的目的是減少船體的總阻力以及螺旋槳槳轂后一米處產(chǎn)生的噪聲。所選擇的優(yōu)化方法有一個(gè)使用 Sobol 算法的 DoE 初始步驟，得到的結(jié)果用作輸入，然后使用大家熟知的開(kāi)放源碼 Python 庫(kù)中的LinearNDInterpolator方法建立代理模型。最后，用 NSGA-II 算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解。CAESES 軟件本身包含一個(gè)算法庫(kù)，算法有 Sobol 和 NSGA-II等。然而，LinearNDInterpolator 方法是通過(guò) python 腳本實(shí)現(xiàn)的，并通過(guò)CAESES方便的特性定制功能與 CAESES 耦合。
展開(kāi) 積鼎CFDPro水文水動(dòng)力模型，專為中小流域洪水“四預(yù)”研發(fā)的流體仿真技術(shù)
水動(dòng)力模型與水文模型是水利工程與水文學(xué)研究中不可或缺的兩大工具。水動(dòng)力模型著重于流體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，通過(guò)一系列方程組捕捉水流的時(shí)空變化，而概念性水文模型則側(cè)重于流域尺度的水文循環(huán)過(guò)程，利用物理概念與經(jīng)驗(yàn)關(guān)系進(jìn)行近似模擬。兩者相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成了現(xiàn)代水文學(xué)與水資源管理領(lǐng)域的核心分析手段。積鼎科技結(jié)合了水文的產(chǎn)流機(jī)制和水動(dòng)力的對(duì)流動(dòng)的準(zhǔn)確計(jì)算，創(chuàng)新研發(fā)CFDpro—水文水動(dòng)力模型，這是一種充分適用于中小流域洪水四預(yù)的基于二維不規(guī)則網(wǎng)格的精細(xì)化產(chǎn)匯流模型。
CFDPro水文水動(dòng)力模型：適用于中小流域洪水四預(yù)的精細(xì)化產(chǎn)匯流模型
經(jīng)過(guò)多年研發(fā)和實(shí)踐打磨，積鼎科技結(jié)合了水文的產(chǎn)流機(jī)制和水動(dòng)力的對(duì)流動(dòng)的準(zhǔn)確計(jì)算，創(chuàng)新研發(fā)CFDpro—水文水動(dòng)力模型，這是一種充分適用于中小流域洪水四預(yù)的基于二維不規(guī)則網(wǎng)格的精細(xì)化產(chǎn)匯流模型。針對(duì)中小流域的暴雨洪水具有洪水反應(yīng)快，洪水空間分布及推進(jìn)反應(yīng)真實(shí)等特點(diǎn)，能夠一次計(jì)算同時(shí)完成洪水預(yù)報(bào)和淹沒(méi)分析，可通過(guò)雨量站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值氣象預(yù)報(bào)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)報(bào)和演進(jìn)計(jì)算。具體特征如下所述。
· 二維不規(guī)格網(wǎng)格空間劃分
在研究對(duì)象的集水范圍內(nèi)，通過(guò)二維網(wǎng)格的形式對(duì)空間進(jìn)行離散，網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)保存高程值。
圖1 研究區(qū)域影像圖
圖2 研究區(qū)域網(wǎng)格離散圖
· 針對(duì)不同土地特征的下墊面設(shè)置
下墊面根據(jù)降雨到產(chǎn)流的不同特征分為水體、水泥地、裸土、草地以及林地等多種土地特征。根據(jù)相關(guān)的土地利用性質(zhì)影像圖資料就可方便快捷的進(jìn)行自動(dòng)映射到網(wǎng)格上，如下圖所示。
圖3 土地屬性網(wǎng)格圖
整個(gè)垂直空間的降雨截流、產(chǎn)流及下滲架構(gòu)如下表
· 靈活精準(zhǔn)的面雨量計(jì)算
面雨量的計(jì)算是根據(jù)監(jiān)測(cè)雨量的點(diǎn)的位置關(guān)系進(jìn)行空間距離權(quán)重插值。
展開(kāi) 水動(dòng)力節(jié)能技術(shù)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
水動(dòng)力節(jié)能技術(shù)水動(dòng)力節(jié)能裝置節(jié)能技術(shù)節(jié)能技術(shù)評(píng)價(jià)水動(dòng)力環(huán)保節(jié)能技術(shù) 汽車動(dòng)力動(dòng)力綜合測(cè)繪技術(shù)儲(chǔ)能技術(shù) 智能液壓動(dòng)力單元 技術(shù)實(shí)力節(jié)能表現(xiàn)評(píng)估水動(dòng)力閘門 技術(shù)突破推廣 水動(dòng)力防淹閘門技術(shù)marineflow 發(fā)布 提升船舶水動(dòng)力學(xué)cfd技術(shù)制冷空調(diào)節(jié)能技術(shù)機(jī)械工業(yè) 節(jié)能技術(shù)
