基于CFD(计算流体动力学)的两栖车绕流场模拟

利用计算流体动力学理论,对不计自由面的两栖车辆的粘性绕流场进行了数值模拟,重点介绍了关键的SST k-ω湍流模型和混合网格布置方法.计算结果基本与实验数据吻合,表明用数值模拟的方法对两栖车的车周流场与受力进行研究有很好的应用前景.     

相干态初始光场下隧穿量子点分子模型与光场相互作用的光场压缩

采用求解薛定谔方程和数值计算方法,研究了相干态初始光场下隧穿量子点分子模型与光场相互作用的光场压缩效应,讨论了平均光子数、系统失谐量对光场压缩效应产生的影响.结果表明:随着光子数的增加,在量子点分子模型与光场相互作用初期,曲线的振荡频率加强,且光场出现压缩的次数增加,但在其后的一段时间,光场不再出现压缩现象;同时随着失谐量的增加,光场出现周期性的压缩,但无论失谐量多大,光场的另一个正交分量始终不会出现光场压缩现象.     

远场水下爆炸流场建模方法

针对远场水下爆炸中流场模型的标准化进行研究。分析流场大小对结构的低频和高频响应的影响,结果表明:流场半径取为结构半宽的4～6倍时,可确保模型具有足够的计算精度。通过对比均匀划分流场和渐变划分流场,得出:当渐变率为3时,既可保证足够计算精度,又可大大降低计算时间。     

压载水处理UV模块的CFD数值模拟及实验研究

针对船舶压载水系统对紫外（UV）杀菌器腔体设计技术水平要求高的特点,应用计算流体动力学（CFD）方法对UV杀菌器中压载水的杀菌过程建立数值模拟模型,并以300 m3/h处理量的UV杀菌器为对象,对其内部流场进行了模拟计算,重点对水力、辐射、剂量进行了模拟分析,获得了腔体内辐射剂量分布情况,并通过生物实验来检测实验装置是否满足IMO标准。     

基于欧拉方程的实效伴流计算

采用有限体积法计算螺旋桨与船尾的干扰流场,船尾流场采用欧拉方程进行求解,通过与螺旋桨性能计算程序相互迭代确定其实效伴流场。对桨盘处轴向伴流的计算表明,计算结果是合理的。     

潜艇含指挥台附体区域周围粘性流场的多块耦合计算

本文将作者先期发展的复杂流场多块耦地潜艇含指挥台附体区域周围粘性流场进行了计算。对由于指挥台而造成的潜艇后体不均匀流场作了较成功的数值模拟，为潜艇后体流场及尾流场的试验研究和理论计算打下了良好的基础。     

基于 CFD 技术某超大型复杂腔体流场数值研究

为研究复杂腔体内航行体在出筒过程中的燃气流场和腔体内部压力建立情况,采用计算流体力学方法和动网格技术,对航行体出筒过程进行数值模拟。将安置在腔体内的航行体作为运动实体,随着航行体的运动,相应的流场计算边界发生变化。计算过程根据当前时刻喷管内流场及燃气流场计算航行体受力情况,确定航行体在任意计算时刻的运动速度,并由相应的运动边界更新网格,计算新网格下的流场参数分布。计算结果与实验结果符合较好,说明文中方法能够有效地揭示航行体出筒过程中燃气流的动力特性,通过分析这些流动现象,为工程应用提供有意义的参考。     

基于Fluent的压载水UV杀菌装置的优化及仿真

紫外线(UV)杀菌技术作为一种高效、安全、经济的压载水处理技术,被广泛应用于跨洋运输船舶压载水处理领域中。由于紫外辐照时间是影响压载水UV装置杀菌效果的重要因素之一,因此论文提出对UV杀菌装置的进口和出口分别添加导流叶片,来优化杀菌装置腔体内的流场分布,改善粒子辐照剂量均匀性的处置。建立紫外辐照强度、粒子辐照剂量和耦合流体流动的数值计算模型,利用该模型对工业尺寸的UV杀菌装置进行了模拟计算。采用Fluent软件对优化后的UV杀菌装置进行模拟计算,结果显示,经过优化的杀菌装置在紫外总功率没有增加的情况下,粒子受到的紫外辐照平均剂量增长了20.5%,极大地提高了UV杀菌装置的处理效果。     

涡轮蜗壳势流场计算

本文采用有限元法计算蜗壳三维可压缩流场。文中以某径流涡轮蜗壳为例,对其蜗壳通道截面及无叶喷嘴处的势流场进行了分析研究。同时,对非单连域流场的计算提出了新的计算方法——流面迭代法。该法可避免求解不对称刚度矩阵,从而大大减少了计算机存储量,因此在实用中是有价值的。     

基于自适应照明光场校正的快速收敛叠层成像方法

扩展叠层成像技术可同时重建待测物体和照明光场.文中提出了基于自适应照明光场校正的扩展叠层成像方法,可提高收敛速度,减少计算时间.在自适应照明光场校正部分,通过设定强度阈值对光阑的边界进行追踪,从而确认光阑形状,并将其用于约束光阑平面处的光场.在前几次迭代中,通过对光阑形状的约束可构建出合理的照明光场猜测值,将构建的猜测值代入后续迭代过程,即可实现加速收敛以及提高重建精度.仿真和实验已经证实,当达到诸如均方误差或者具有相同重建质量等迭代终止条件时,文中所提出的方法与常规扩展叠层成像算法相比,具有更快的收敛速度.     

计算流体力学方法在船舶领域的实用性研究

通过CFD（计算流体力学）方法对船舶领域两个典型的工程实例进行了数值计算和流场模拟,模拟的流场与船池试验的流场很吻合。数值计算结果和试验值比较,在特定n范围内相对误差在6．6％以内,满足工程要求。表明数值方法在船舶航速预报方面具有一定的工程实用性,以CFD计算结果为依据光顺流场流线优化船舶阻力性能的可行性也得到工程实例证明。     

基于SDM方法的船艉伴流场尺度效应研究与修正

以KCS为研究对象,利用CFD计算软件STAR-CCM+,计算不同尺度下KCS船伴流场的分布情况,分析尺度效应对船舶伴流场的影响。为修正由尺度效应引起的模型尺度与实尺度船模船艉标称伴流场的误差,借鉴智能假体模型(SDM)的概念,并通过软件Friendship中的Framework模块对原模型的艉部进行修改,讨论不同收缩程度的艉部变形对修正伴流场尺度效应的作用。结果表明:SDM方法对修正伴流场尺度效应的作用效果明显,且通过模型尺寸的收缩变形基本可以达到目标伴流场的伴流分布形式。     

基于大涡模拟的螺旋桨水动力特性分析

本文采用全结构化网格对螺旋桨进行网格划分,基于Fluent进行计算,首先用RNG k-ε湍流模型计算初始流场,待流场稳定后,再使用LES湍流模型计算。对DTMB4381螺旋桨非定常水动力性能进行数值预报,分析螺旋桨周围流场的特性,并将计算结果与模型试验结果对比,验证方法的准确性。     

船后伴流场的相关分析

本文是建立在二维切片势流绕流计算确定船后桨盘面势伴流基础上的模——船体流场相关分析方法的进一步发展,提供了按三维势流绕流计算船后桨盘面势伴流的模—一船伴流场相关分析方法。该方法不再局限于单桨船,而适用于各种船型的伴流场相关分析,从而为螺旋桨设计,特别是理论设计提供了基本流场参数。     

挖泥船绞刀二维清水流场数值模拟

基于时均N-S方程对绞刀内部及周边流场进行二维数值模拟分析,采用标准k-ε湍流模型与多参考系模型对绞刀进行动静耦合的定常数值计算,获得不同绞刀转速与泵吸流量组合时的流场状态。以定常湍流计算作为初始条件应用RNG k-ε模型和滑移网格技术进行了绞刀流场的非定常数值计算,得到了流场参数随时间变化及动静区域间的影响与干涉。研究成果有助于初步认识绞刀内部及周边流场,可供绞刀设计及挖泥船施工参考。     

基于雷诺应力方程模型的全附体潜艇尾部伴流场三维粘性数值计算

采用Reynolds应力方程模型求解Reynolds平均Navier—Stokes方程，对SUBOFF全附体模型的尾部伴流场进行了三维粘性数值模拟，将计算的潜艇尾部伴流场同有关文献的试验结果进行了比较，计算结果同试验结果具有很好的一致性。结果表明，Reynolds应力方程模型在潜艇的流场计算中特别是在对潜艇的尾部伴流场的计算方面具有很好的应用价值和发展前景。     

一二维耦合水利枢纽施工导截流模型

施工导截流是水利水电工程施工过程中关键的控制性工程,对施工工期、造价及安全都有着极其重要的意义。文章利用节点耦合的质量及动量守恒方法建立了一二维耦合有限体积施工导截流模型。为了验证耦合模型精度,将一二维耦合模型计算水位、流速及流量值与物理模型试验数据进行对比,模型计算结果与实验数据吻合良好。然后,将该耦合模型应用于水利枢纽导截流工程,对施工导流过程中河道及泄流低孔内水位及流速变化进行了模拟分析。该一二维耦合模型适用于实际水利枢纽导截流工程流场及相关水利参数模拟计算,为类似导截流工程的流场计算及设计施工提供了一种新的有效工具。     

粘性流场中船舶操纵水动力导数计算与验证

以软件Fluent作为仿真软件,应用其能够计算流体力学的特点,对操纵船舶的水动力进行预报。其方法为使用软件的动网格及后处理功能,计算出粘性流场中船舶在不同的状态以及在做不同运动时的水动力导数。首先根据船舶的运动状态计算出作用于船舶上的水动力力矩,然后对力矩进行曲线拟合,从而得到粘性流场中船舶操纵水动力导数。仿真计算结果表明,在不同运动状态下船舶的操纵水动力与次频率没有明显关联,所以该粘性流场中船舶操纵水动力导数计算方法完全可行。     

船舶压载水UV处理装置的设计与仿真

针对船舶压载水排放要求,结合当前船舶压载水处理技术,采用紫外技术设计处理量为200 m3/h的压载水装置.基于紫外线的工作原理,设计了新型UV压载水处理装置,其中包括灯管的选择、腔体结构的设计和紫外线辐照强度、剂量的计算等.采用Fluent软件分别对新型与原型UV装置内的流场分布、流体过流时间进行数值模拟;分别采用Fluent和Matlab软件对装置内的紫外辐照强度和辐照剂量进行仿真模拟,并将模拟结果进行对比分析.模拟结果显示,新型UV装置内的流体过流时间与辐射剂量较原型装置均有所增加;与Fluent软件相比较,Matlab软件能够精确计算装置内各点的UV强度与剂量,且模拟过程更加简便,对UV装置展开深入的研究提供了一种定量分析的新方法.     

三维流场的通度计算

针对三维流场,通过对空间单元点、线、面的相关性分析,提出了通度计算方法,以便能够利用有限差分法计算具有不规则障碍物的流场.