基于CFD方法的舰船纵倾组合浮态阻力计算的研究

随着舰船大型化和快速化的发展,舰船易发生横倾和纵倾等浮态变化。如何准确地预报舰船的阻力状况是设计船体时的重要步骤。针对此问题,本文主要采用计算流体动力学的方法估计舰船阻力。本文在介绍CFD技术原理的基础上,研究了CFD主要技术思路和详细计算流程。对船体在航行过程中所受阻力进行归纳分类,推导流体动力学控制方程式,研究应用广泛的湍流模型。最后,进行船模试验,验证CFD模拟计算结果。试验结果表明,CFD计算结果较为精确,具有实际应用价值。     

船舶空调通风系统设计中的CFD应用

采用计算流体动力学(CFD)手段来优化空调通风系统的设计是一个新的课题和尝试。本文介绍了采用CFD方法,就目前708研究所为康菲公司设计的30万吨FPSO变压器室的通风案例,对变压器室的气流场进行分析,提出通风系统的优化设计方案,实现了在相对小风量下保证变压器正常工作的环境温度的目的。     

基于CFD技术的机桨匹配初步设计

针对传统机桨匹配设计的局限性,提出将计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术应用到机桨匹配初步设计计算中。应用Fluent软件计算螺旋桨性能参数,在一定进速系数范围内进行机桨匹配。运用CFD技术预报螺旋桨性能参数,结果表明试验值与预报值的吻合度较高,该CFD技术可应用到机桨匹配实际设计中。将CFD技术应用到机桨匹配初步设计中进行实例计算比较,结果表明该设计思路具有一定的可行性。     

基于CFD方法模拟舰船拖拽特性研究

船舶的拖拽特性有着非常重要的影响,决定了船舶的行驶阻力、动力与操纵性能等,研究舰船的拖拽特性具有重要的意义。本文针对舰船动力系统的螺旋桨进行流体动力学建模,对CFD计算流体力学的原理进行了介绍,并基于计算流体力学CFD对舰船的拖拽特性进行仿真分析。     

危险品运输货舱通风的优化设计

采用计算流体动力学（CFD）方法，用AIRPAK软件对10000TEU级集装箱船中的一个货舱在不同工况下的舱内通风效果进行模拟，从而合理的选择风机，达到最优化设计的目的。     

导弹水下动机座垂直发射过程的水动力计算

为研究在横向流作用下的潜射导弹垂直发射过程中所受到的流体动力特性问题,本文建立了该过程的横向流体动力学模型,提出了基于CFD软件FLUENT的水动力数值计算方法,并针对算例对模型弹出筒过程的阻力系数、法向力系数和力矩系数进行了具体计算.计算结果与测试数据规律基本一致,两者相比误差在10%以内.这表明本文的计算方法是可行的,可以应用于相关系统方案设计论证、弹体运动及结构强度初步分析.     

PIV技术在某驳船模型强迫横摇水动力测试中的应用

[目的]为研究船舶横摇过程中粘流场细节以提高横摇阻尼数值模拟精度,[方法]开展了粒子图像测速(PIV)技术在静水强迫横摇水动力测试中的应用研究。首先,采用自制的强迫横摇装置在水池中开展某驳船在不同摇幅和振荡周期下船舶横摇水动力与舭部流场的同步测试。观测舭部粘流场在船体振荡过程中的变化规律,研究横摇阻尼系数随摇幅和周期的变化规律。然后,将模型试验测试结果与计算流体动力学(CFD)软件模拟结果进行对比。[结果]结果表明,CFD预报船舶横摇整体阻尼系数精度较好,但预报的局部流场细节与模型试验测试结果间存在一定的差异,[结论]需在模型试验技术和CFD预报技术上开展进一步研究。     

基于重叠网格的豪华邮轮多工况耐波性数值分析

[目的]在豪华邮轮的设计阶段,为了节约成本,需采用流体动力学(CFD)方法对设计中的邮轮进行耐波性能预报.[方法]以一艘大型豪华邮轮为研究对象,使用自主开发的船舶水动力学CFD求解器naoe-FOAM-SJTU对模型尺度下的豪华邮轮进行耐波性数值模拟.耐波性的模拟在造波方式上采用速度入口输入式造波,对不同波高和不同浪向...     

低耗散E-CUSP格式性能分析及大攻角分离流数值模拟

为了降低舰艇在高速航行时受到的空气和海浪阻力,船型的设计必须要符合流体动力学特性。由于舰艇的几何外型越来越复杂,促使研究人员寻找精度更高、收敛速度更快的CFD计算方法。经过几十年的发展,CFD计算方程和计算格式发展迅速,产生了拉普拉斯方程、欧拉方程、小扰动速势方程、通量差分分裂迎风格式等,在航空航天、船舶工业、飞行器设计等领域获得了广泛的应用。本文针对高速舰艇在大攻角条件下的航行状态,利用基于Roe格式的低耗散E-CUSP迎风格式算法,对舰艇细长旋成体的流体动力学特性进行了分析和大攻角分离流数值模拟。     

岸边集装箱起重机风载荷数值模拟研究

岸边集装箱起重机抗风性能设计是不可缺少的控制性环节。本文对65t-65m岸边集装箱起重机风洞试验的模型进行了计算流体动力学（CFD）数值模拟。通过计算几个典型的风向角和风速工况下起重机风洞试验模型,得到了丰富的流场及压力场信息,并绘制了速度分布和压力分布图。与风洞试验的数值对比,所得误差较小,说明使用CFD数值模拟的方法计算岸边集装箱起重机风载荷是可行的。     

基于CFD的船舶水动力计算收敛性分析

为基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）的单体船型水动力性能计算参数提供参考依据,开展相关的收敛性分析。采用CFD数值计算,分析网格尺度、湍流模型和时间步长对于船舶水动力计算的收敛性影响,提出基于CFD的船舶水动力计算优化参数模型,并以水池模型试验验证所提方案的准确性。采用船长2.83%的非结构化网格进行流体计算域网格划分,采用Realizable k-ε湍流模型,计算时间步长取波浪遭遇周期Te的1/200,可更加合理地模拟船舶在规则波中的运动响应,为基于CFD的船舶阻力与耐波性计算提供确定依据。     

CFD技术在船舶力学形态优化中的应用

船舶的力学形态优化是船舶设计的重点所在,出色的船型设计对于改善水动力特性,降低航行中的损耗,提高续航能力有着重要的意义。计算流体力学(Computer Fluid Dynamics,CFD)作为一种研究流体动力学特性的高效方法,被广泛应用到船舶的力学形态优化中。本文使用CFD对某船的球鼻首进行优化研究,通过数值仿真分析,选取优化方案,降低船舶的阻力。     

基于CFD不同边界条件下气力输运装置内流场变化研究

采用计算流体动力学方法(CFD)对气力输送装置内的压力变化和流场变化进行研究。通过实验测得的压力值对数值计算结果的正确性进行验证，在此基础上，分别研究在不同边界条件下，重力式卸料器和旋风分离器中压力的变化和流场中的速度变化。结果表明，重力式卸料器和旋风分离器在不同进口边界条件下压降的比值是不变的。     

CFD敞水螺旋桨性能计算分析

根据螺旋桨的投影原理及其型值参数,建立螺旋桨的三维模型。基于计算流体动力学(CFD)理论和CFD商业软件进行研究,采用分区混合网格方案和动网格技术及旋转坐标(MRF)方法,结合RANS方程和RNG湍流模型对螺旋桨三维粘性流动进行数值模拟,得到该螺旋桨的推力及其转矩。经与试验结果比较分析,证实该方法能实现对螺旋桨的敞水粘性流场模拟,预报其敞水性能。     

高速滑行艇的阻流板设计和流体力学分析

高速滑行艇在军事侦察等领域有非常重要的应用,本文重点针对高速滑行艇的流体动力学特性进行系统研究。阻流板是高速滑行艇进行流体力学调节的关键结构。本文基于计算流体力学CFD,结合有限元分析软件Fluent,对高速滑行艇和阻流板进行有限元建模、边界条件定义以及流体力学计算,对于改善高速滑行艇的设计水平有重要意义。     

救生筏自然通风系统的试验与CFD模拟

为了研究能够满足国际海事组织（IMO）要求的救生筏自然通风系统设计,对救生筏自然通风系统进行试验,同时利用计算流体动力学（CFD）仿真对救生筏内的CO₂浓度进行模拟。对比分析对应工况的试验数据与CFD仿真结果,得出救生筏采用4%筏底面积的对向设置双开口自然通风系统能够满足5 000 ppm设计衡准的结果。研究表明,采用组分输运模型以及Realizable k-ε湍流模型的稳态CFD计算能够满足工程初步分析中的精度要求。     

舵套筒形式的全悬挂扭曲舵设计

从舵系计算及舵叶、呆舵、舵杆、舵套筒和舵承的设计等方面出发,对舵套筒形式的全悬挂扭曲舵进行优化设计。利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)软件计算分析,确保整个舵系设计达到预期效果。     

叶轮径向间隙对喷水推进轴流泵性能的影响

轴流泵作为喷水推进器的核心部件具有推进效率高、抗空化(气蚀)能力强、噪声低等优点。运用计算流体动力学CFD软件-FLUENT,基于标准k-ε紊流模型及SIMPLE算法,对020Q84喷水推进轴流泵内部(及端壁间隙)流场及其运行特性进行了三维数值模拟。研究和分析了三种叶轮径向间隙对轴流泵性能的影响,并进行了性能预估。研究结果为CFD技术在喷水推进轴流泵设计及性能改进中的应用提供了参考。     

Fluent在螺旋桨与舵附推力鳍数值模拟中的应用

动力系统是船舶的重要组成部分,随着船舶的高速化、大型化发展趋势,对船舶动力系统的性能有更高的要求,在船舶动力系统中,螺旋桨是一种具有复杂作用力的机构,舵附推力鳍是螺旋桨的尾流能量收集装置,对于改善舰船螺旋桨的水动力性能有重要作用。Fluent是一种计算流体力学CFD的数值模拟软件,广泛应用于各种机械设备如机翼、汽车、风力发电机扇叶等的流体动力学分析。本文首先介绍了Fluent的基本原理,采用面元法建立了螺旋桨的流体动力学模型,并基于Fluent对螺旋桨和舵附推力鳍进行了有限元建模和水动力特性仿真。     

大排水量长度系数中高速船阻力计算方法

船型设计的关键技术之一是其水动力性能的预报,而静水阻力预报则是其水动力性能预报的重要内容。针对某大排水量长度系数中高速船,在运用传统的阻力近似估算方法、船舶计算流体动力学(CFD)技术进行计算模拟的基础上,进行船模试验,并将其总阻力和有效功率计算结果与船模试验结果进行比较分析,从而说明适合大排水量长度系数中高速船的阻力计算方法。