水翼

摘要： 弹性结构在空化载荷作用下易发生振动,从而威胁结构安全,研究绕弹性水翼的空化流激振动特性显得尤为重要。采用高速摄像、测力装置和激光多普勒同步测量系统,分别获取了不同空化阶段的空泡形态、水动力、结构变形及相应诱导的结构振动特性。研究结果表明,弹性水翼的水动力系数在无空化阶段几乎保持不变,随着空化产生,升力、阻力和扭转力矩系数都随着空化数减小呈现先增大后减小的趋势。水翼在云状空化阶段下振动最为剧烈,大尺度空泡的周期性脱落导致结构振动速度呈现周期性变化。初生空化、片状空化和云状空化阶段的振动速度、概率密度分布均服从高斯分布,其中云状空化阶段的高斯分布曲线均方根最大,这是由于云状空泡团的脱落和溃灭导致的速度波动较大。在云状空化阶段,较大空化数下呈现回射流非定常脱落机制,较小空化数下呈现激波非定常脱落机制。回射流机制下,空穴演化呈现附着空穴发展-回射流发展-云状空穴脱落和溃灭的非定常过程。激波机制下空穴演化具有附着空穴发展-回射流发展-云状空穴脱落和溃灭-残余空穴溃灭的非定常特征。不同脱落机制下结构振动特性存在显著差异,回射流机制呈现小幅、高频的振动特性。由于大尺度空泡团的溃灭激波及其引起的附着空泡的二次溃灭,导致结构振动加剧,激波机制呈现大幅、低频的振动特性。

摘要： 针对水翼在水流作用下振动,以Fluent软件对水翼进行数值建模仿真。采用大涡模拟湍流模型,求解不可压缩流体N-S方程,获取水翼受力及运动响应。以NACA0012翼型为例,分析其在刚体条件下的泄涡特性,对Fluent软件进行二次开发,编写以Newmark-β法为依据的结构响应UDF嵌入到Fluent中,采用双向流固耦合的方法获取NACA0012水翼的涡振特性,分析涡振现象中的涡激力与位移的相位关系,并与其他翼型的涡振响应情况进行对比。结果表明使用薄翼型更有利于避免发生涡振,可为舰艇舵翼选型及涡振特性的研究提供参考。

摘要： 该文综合利用实验及数值模拟方法细致研究了悬臂式沟槽叶顶间隙泄漏涡(tip-leakage vortex, TLV)空化抑制器的悬臂凸出方向对抑制TLV空化效果的影响,并对其原因进行了深入讨论。研究表明:相比于原始水翼叶顶处的TLV空化,无论悬臂凸出方向指向水翼的吸力面还是压力面,悬臂式沟槽TLV空化抑制器在各个间隙大小下均能产生显著的抑制效果。相对而言,当所采用的悬臂凸出方向为压力面时,该装置对TLV空化的抑制效果更为显著,且可更有效地抑制TLV空化体积脉动。测量结果表明:悬臂凸出方向对水翼升、阻力系数影响均很小。数值结果则进一步表明:当采用悬臂凸出方向为指向压力面时,悬臂式沟槽TLV空化抑制器能更好地抑制流体从压力面流向吸力面,干扰TLV的生长,进而可以更加有效地抑制TLV空化的发展。

摘要： 为了研究不同亚格子模型在计算绕二维Clark-Y水翼非定常空化流动中的适用性,基于均相流假设及Zwart空化模型,并分别利用Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity(WALE),Smagorinsky-Lilly,Algebraic Wall-Modeled LES Model(WMLES)及Dynamic Kinetic Energy Sub-grid Scale Model(KET)4种不同亚格子模型对控制方程组进行封闭.得到了云空化时不同亚格子模型预测的翼型升阻力系数、不同位置处流场时均速度分布、空泡形态周期性变化等非定常流动特征,并与相应试验数据进行对比.研究表明:与其他亚格子模型的预测结果相比,WALE模型模拟得到的平均升力系数与试验测量值最吻合,二者相对误差仅在1%以内,且其预测的瞬时升力系数与相应试验值也呈现较为一致的震荡规律;WALE模型能更准确地捕捉云空化阶段空泡非定常演变特征,包括翼型前缘附着型空穴增长,以及在回射流作用下片状空泡的断裂和云空泡脱落行为.基于WALE模型的计算结果,采用Q准则表达了水翼空化尾迹的旋涡结构,发现空泡的脱落及云状空泡的形成诱发了旋涡产生.

摘要： 摆动状态下的水翼广泛应用于直翼推进器、波浪能捕获和仿生推进等领域,其流体动力特性是装置设计过程中必须考虑的因素之一。本文对不同水翼摆角和不同来流速度下的水翼尾缘摆动的水动力特性进行仿真分析。首先建立了NACA0012经典翼型作为分析对象,随后采用多面体网格结合重叠网格技术得到了摆动水翼的流体动力学计算方法。在此基础上,对水翼尾缘在±20˚的摆动角度范围和1~10 m/s来流流速范围内的水动力特性进行了仿真分析。结果显示,随着摆动角度的增大,最大压力变化较小,最低压力逐渐增大,升力和阻力均增加,升力增加的速度逐渐减小,阻力增加的速度逐渐增大。随着来流速度的增大,最大压力和最小压力均有不同程度的增加,升力和阻力增大。

摘要： 针对三维水翼梢涡处流场和气核运动特性的问题,采用LES湍流模型和DEM模型进行数值分析.对有攻角水翼梢部进行网格加密,成功捕捉到梢涡结构,在这个基础上添加DEM模型构建的气核,研究气核在梢涡影响下的运动规律.数值结果表明:该方法很好地模拟了带导流罩水翼梢涡形成与发展的过程,得出了直径为100μm的气核在梢涡影响下的迁移轨迹,以及在迁移过程中表面压力、运动速度等的变化特性.该研究结果为梢涡空化初生的机理建立了很好的基础.

摘要： 海面波澜不惊,水翼冲浪者却能以每小时40千米的速度在海面上高速移动。不借助海麵可以在海面上高速移动,是水翼冲浪和传统冲浪的最大区别。水翼冲浪板的外形和普通冲浪板的外形基本一致’但在冲浪板的下方安装了一根长约70厘米的长杆,长杆底端是螺旋桨。在电机驱动下,螺旋桨高速运动,水翼冲浪臟被抬升到海面上方一定高度,并带着冲浪者一起高速移动。

摘要： 水翼是波浪滑翔机的重要动力转换部件。本文针对水翼平面形状的优化问题进行研究,首先,建立了波浪滑翔机水翼水动力分析模型,分析了展弦比和翼型对单个平直水翼升力特性的影响,选定了最佳展弦比和翼型;在此基础上,提出了一种椭圆形后缘的水翼平面外形技术方案,建立了水翼椭圆形后缘平面外形的控制方程;利用CFD方法,针对单个水翼和阵列化水翼2种条件,分析对比了平直水翼和具有椭圆形后缘水翼的升力和阻力特性。研究结果表明:在低雷诺数条件下,较大的展弦比有利于提高水翼的升力系数;攻角较大时NACA0012翼型截面形状的水翼性能优于平板翼;对于相同面积的水翼,当攻角较小时椭圆尾缘水翼的升力系数和阻力与平直水翼相同,而攻角较大时椭圆尾缘水翼的升/阻力特性优于平直水翼。

摘要： 水翼是波浪滑翔机的重要动力转换部件.本文针对水翼平面形状的优化问题进行研究,首先,建立了波浪滑翔机水翼水动力分析模型,分析了展弦比和翼型对单个平直水翼升力特性的影响,选定了最佳展弦比和翼型;在此基础上,提出了一种椭圆形后缘的水翼平面外形技术方案,建立了水翼椭圆形后缘平面外形的控制方程;利用CFD方法,针对单个水翼和阵列化水翼2种条件,分析对比了平直水翼和具有椭圆形后缘水翼的升力和阻力特性.研究结果表明:在低雷诺数条件下,较大的展弦比有利于提高水翼的升力系数;攻角较大时NACA0012翼型截面形状的水翼性能优于平板翼;对于相同面积的水翼,当攻角较小时椭圆尾缘水翼的升力系数和阻力与平直水翼相同,而攻角较大时椭圆尾缘水翼的升/阻力特性优于平直水翼.

摘要： 为改善水力机械抗空化性能,采用数值模拟与试验相结合的方法对NACA0015水翼非定常云空泡脱落机理进行研究,分析不同空化阶段下非定常空泡结构对翼型表面产生的空化脉动规律,探讨空化非定常过程中压力脉动产生的主要原因.结果表明:基于密度分域滤波器的湍流模型(FBDCM)能较好地模拟水翼表面空泡周期性脱落的非定常过程;在攻角为8°,空化数为1.25的工况下,空泡演化的非定常过程主要分为3个阶段,分别为附着型空泡形成与生长阶段、附着型空泡脱落与云空化形成阶段和云状空泡发展与溃灭阶段;在第二阶段结束时,空泡体积分数增至该周期内最大值;在第三阶段,由于空泡在翼型表面逐渐脱落并溃灭,翼型表面的压力水平逐渐回升,且回射流是空泡脱落的主要原因.

摘要： 边界层转捩的准确预测对模拟水翼绕流十分重要.原始γ-Reθt转捩模型应用于高雷诺数水翼边界层转捩时预测的转捩位置与实测值存在较大差异.本研究对原始γ-Reθt转捩模型进行改进,在原始模型关联函中引入修正函数,并将新关联函数在ANSYS-CFX中通过CEL(CFX Expression Language)实现.改进后的模型考虑了高雷诺数下涡黏系数比过大对转捩预测的影响.将改进模型应用于不同湍流度和雷诺数下水翼绕流计算,并与原始模型以及实验数据进行对比,验证了改进模型的有效性和准确性.

摘要： 基于混合流模型对三维水翼的空化流场进行了数值模拟,相变过程通过汽相输运方程中的相变源项即空化模型得到;空化流具有密度可变,相间密度比较大的特点,因此空化流数值模拟的主要困难在于处理由于汽液相变而造成的密度变化,采用常规的RNG k-ε湍流模型,很难对空化现象进行准确模拟;本研究采用修正的RNG k-ε湍流模型对控制方程进行封闭.数值结果表明,三维水翼空化具有展向三维特性,回射流以及侧向射流是三维水翼片空化失稳、云空化产生的主要原因.

摘要： 目前，水翼船的设计方法大多依赖于设计人员的经验和大量的模型试验。作者根据已有的水翼升力面理论计算方法及成果，对水翼模型进行部分简化，并借助MSC.Patran实现了水翼模型和流场计算域的参数化建模，设置边界和工况后，对水翼航行中的升力使用有限元法进行迭代求解。与已有规律和试验结果对比表明，使用参数化建模和有限元法可以计算出水翼的升力以及自由面的形变数据。不仅减少了手工劳动，而且预报了水翼的升力及分布，对产品的快速设计和优化都有着重要的参考价值。

摘要： 采用数值计算和实验研究的方法研究了绕Clark-Y型水翼的游离型初生空化和附着片状空化的形态与流场特性.数值计算采用了基于N-S方程的空化计算,空化模型采用了基于动力学的界面空化模型(IDCM),为了讨论空化模型和紊流模型的相互作用,紊流模型分别采用了Launder和Spalding的k-ε湍流模型(LSM模型)和带滤波器的k-ε湍流模型(FBM模型).实验分别采用高速录像观察了初生空化和片状空化的空化形态,采用LDV分别测量了无空化、初生空化和片状空化的紊流流场,结果表明,初生游离型空化的紊流流场特性和空化没有发生时并没有显著的变化,游离型空穴的形成和溃灭对于雷诺平均流动的影响是很小的,现有的实验和计算方法还无法捕捉或评价这种影响.片状空穴空化的空穴内部的流动速度要远远低于主流区的流动,在汽液交界面上在垂直与交界面的方向上速度梯度非常大.在空穴的后部流场,均产生了一个类似边界层的具有比较大的速度梯度的流动区域,该区域的厚度远远大于边界层的厚度,而是和空穴的厚度具有相同的尺度.计算和实验结果的对比还表明现有的计算方法可以很好地获得片状空穴的形状及其速度分布.但在空穴后部的区域实验和选择的两种紊流模型计算的结果均有差异.在无空化阶段,LSM和FBM显示了非常一致的时均结果.但在空化条件下将出现一些差别,尤其在片状空化阶段,FBM结果有一个大的尾迹.

摘要： 提出模拟船尾流中两维水翼涡致振动的一种新方法。采用流黏度的Oseen子BEM解作为FEM迭代求解NS方程的初值。完成了涡致振动流态显示的PIV实验，定性上测算数据吻合良好。这些数据表明如果设计参数不当，尾流场中水翼能显示出涡激的发散或等幅振荡。

摘要： 在以高温水或低温流体为工作介质的情况下,空化的热力学效应显著,但传统的空化模型一般未考虑热力学效应的影响.本文基于Rayleigh-Plesset方程,结合ZGB空化模型以及Franc等人的“B-factor”方法,将空化热力学效应和粘性项的影响引入到原始的ZGB模型中,并考虑温度对模型系数的影响,提出了一种新的空化模型TZGB.使用ANSYS CFX17.1计算了三种水温下的NACA0015翼型在5°攻角下的空化流动.三种温度下的计算结果都与实验值吻合较好,特别是在高温水情况下,TZGB模型在预测压力系数分布和空泡长度方面比ZGB模型和现有考虑热力学效应的修正模型更有优势.本文的研究结果能为空化流场计算提供指导.

摘要： 一种稳定的水翼水运船艇，其包括：水运船艇基座构件；具有近端部分和远端部分的水翼桅杆，所述近端部分机械连接至所述水运船艇基座构件的所述底侧；机械连接至所述至少一个水翼桅杆的所述远端部分的机身；配置用于控制所述水运船艇的偏航角的方向舵；可围绕位于平行于所述水运船艇基座构件的平面中的轴线旋转的升降舵；以及稳定装置，所述稳定装置还包括至少一个配置用于检测所述水运船艇基座构件的3D方位的传感器、配置用于估计所述3D方位的估计器、用于操纵所述方向舵和所述升降舵的致动器，以及用于分析所估计的3D方位并控制所述致动器的控制器。响应于所述水运船艇的扰动横摇倾斜，所述控制器向方向舵致动器生成命令以补偿检测到的倾斜。

摘要： 本发明公开了一种电动水翼冲浪板的控制方法，包括：操作电动水翼冲浪板加速；操作电动水翼冲浪板脱离水面；自动定高巡航，获取所述电动水翼冲浪板距离水面的高度数据及电动水翼冲浪板的动态数据；根据所述数据自动控制所述电动水翼冲浪板相对其所在水面的油门量及动态状况，实现自动调节。本发明还提供了一种电动水翼冲浪板，包括：检测模块，所述检测模块用于获取所述电动水翼冲浪板所在水面的距离数据，动态数据，运动控制器，所述运行控制器用于控制所述电动水翼冲浪板相对其所在水面的运行状态，通过获取电动水翼冲浪板所在水面运行的数据来自动控制电动水翼冲浪板运行状态，大大降低了新手玩家的入门难度。

摘要： 本发明公开了一种多层水翼喷射式水翼艇，包括水翼艇本体，所述水翼艇本体包括水艇以及设置在水艇前后两侧的第一水翼板，所述第一水翼板的底部设置有第二水翼板，所述第一水翼板位于水艇后侧的水翼板上设置有方向陀和第一喷嘴，所述第一喷嘴对称设置在水翼板的两侧，所述方向陀位于两侧第一喷嘴之间，所述第二水翼板的后侧水翼板上设置有对应方向陀的螺旋桨和对应第一喷嘴的第二喷嘴，所述第二喷嘴和第一喷嘴与水艇内的高压气罐连接。本发明设计新颖，使用方便，能够有效提高水翼艇航行时的安全性和稳定性，以及提高水翼艇的航行速度；且设置的多层水翼板有助于提升水艇的浮力，而且通过设置的高压喷嘴可瞬间提升水翼艇的起步速度或航行中加速。

摘要： 本发明公开了一种具有多层水翼构造的水翼艇，包水翼艇本体，所述水翼艇本体包括水艇以及设置在水艇两侧的第一水翼板，所述第一水翼板的底部设置有第二水翼板，所述第二水翼板上设置有支撑杆，所述支撑杆与第一水翼板连接水艇的支撑柱旋转连接，所述第一水翼板的内部设置有驱动支撑杆旋转的驱动机构，所述驱动机构与水艇内的控制台连接，所述第二水翼板的前部设置有导流板，后部设置有方向陀，所述方向陀与第二水翼板内设置的驱动装置连接，所述驱动装置与控制台连接。本发明设计新颖、结构简单合理，通过设置的第二水翼板改变水流的方向，不仅可以提升水翼艇的速度，且设置的第二水翼板还能够提升水翼艇的浮力，增加其航行的速度。

摘要： 本申请冲浪板技术领域，提供了一种水翼冲浪板的桅杆装配组件及水翼冲浪板，其中，水翼冲浪板的桅杆装配组件包括：电调模组，电调模组包括电调盒，电调盒的一侧设有安装槽；弹性桅杆套，贴设于安装槽的侧壁面；桅杆，嵌设于安装槽，使得弹性桅杆套被挤压，以使桅杆与安装槽紧配合连接。通过本申请的技术方案，实现了在保证电调盒与桅杆安装精度的同时，降低了电调盒及桅杆的加工制造精度要求，降低了生产成本。

摘要： 本申请提供一种用于实现水翼转向的装置及电动水翼，涉及户外运动技术领域。用于实现水翼转向的装置，包括：固定件；配重件；拖曳组件，拖曳组件包括连接件和驱动件，驱动件的输出端与连接件的一端连接，连接件的另外一端连接于配重件，驱动件能够驱动配重件靠近固定件；复位件，复位件设置于配重件与固定件之间，复位件用于使配重件具有向着背离固定件的方向移动的趋势；以及控制器，控制器能够控制驱动件工作或停止。用于实现水翼转向的装置通过拖曳组件和复位件的配合，能够使得配重件改变与固定件之间的相对位置，以便于实现电动水翼的转弯，在人落水后，依然可以通过遥控的方式来使得电动水翼按需求运动，有效解决了现有问题。

摘要： 本申请涉及冲浪板技术领域，提供了一种水翼冲浪板桅杆的连接装置及水翼冲浪板，其中，水翼冲浪板桅杆的连接装置，包括：板体本体；桅杆，与板体本体活动连接；滑动组件，包括固定件和与固定件滑动配合的移动件，固定件与板体本体连接，移动件与桅杆连接，移动件相对固定件移动，以带动桅杆相对板体本体移动。通过本申请的技术方案，不同体重的用户可以根据自己想要站立在板体本体上的实际位置以及本身的体重来调节桅杆相对板体本体的位置，以使板体本体在脱离水面时能够始终保持平衡，既可以满足使用者需要增加驾驭水翼冲浪板难度的需求，也可以满足使用者需要降低驾驭水翼冲浪板难度的需求。

摘要： 本申请涉及冲浪板技术领域，具体涉及一种水翼冲浪板桅杆的固定装置及水翼冲浪板，水翼冲浪板桅杆的固定装置用于连接冲浪板的板体和水翼的桅杆，其包括：上半壳，用于连接水翼冲浪板，上半壳设有第一过线孔；下半壳，可拆卸地密封连接于上半壳，下半壳的内部设有电调模块安装位，下半壳的外表面设有安装槽，安装槽设有第二过线孔；夹持组件，可插接地密封连接于安装槽，用于夹持桅杆，形成有暴露桅杆顶部的开口。本申请提供的水翼冲浪板固定装置为分体式，电调模块安装在上半壳和下半壳之间，桅杆被夹持组件夹持后安装于下半壳，电调模块与桅杆分开，方便分别维修更换。

摘要： 一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，属于船舶领域。本实用新型支架上安装有安装板，伺服电机通过电机支座配合安装在安装板上，伺服电机的输出端贯穿安装板并与主动传动杆一端连接安装，主动传动杆另一端与三轴减速机的输入端配合安装，三轴减速机的左右两个输出端均配合安装有从动传动杆，水翼立柱安装在安装板底部，水翼立柱和水翼连通设置，水翼的中部铰接安装在水翼立柱底部，三轴减速机安装在水翼内部，主动传动杆设置在水翼立柱内部，从动传动杆与水翼内壁连接安装。目的是为了解决现有的前水翼控制效果和航向控制性能不好，无法及时准确地进行模拟实验，无法在设计过程中就得出最优方案的问题，结构简单、设计巧妙，适于推广使用。

摘要： 本申请涉及一种水翼板遥控器及水翼板，属于遥控器技术领域。水翼板遥控器包括手套、指环传感装置及遥控器本体，手套包括食指指套；指环传感装置被配置为安装于食指指套，指环传感装置用于受力时触发动作信号；遥控器本体安装于手套的手背，遥控器本体与指环传感装置通讯连接，遥控器本体用于响应于指环传感装置触发的动作信号生成控制信号。水翼板遥控器及水翼板，便于操作，避免误操作，安全性高。