高速航行体的自然超空泡流阻力特性研究

利用Fluent6.2对水下带圆盘空化器高速航行体的自然超空泡流动进行了数值模拟,计算分析了超空泡高速航行体的阻力特性,研究了空化器直径、航行体长细比对航行体超空泡减阻效果的影响,分析了高速航行体的超空泡减阻率。结果表明,超空泡形态下随着航行体速度衰减,航行体压差阻力系数缓慢减小,粘性阻力系数迅速增大,航行体的总阻力系数增加;航行体阻力系数与头部空化器直径的平方成反比;增加航行体的长细比,可以获得更小的阻力系数;高速航行体的超空泡减阻率可达95%以上。最后将仿真计算结果与水靶道试验进行了对比,二者基本相符。     

水下高速射弹超空泡形态特性的数值模拟研究

基于均匀多相流假设,建立了水下射弹自然超空化流动的多相流CFD模型,分析了带圆锥和圆盘空化器头部2种高速射弹模型所产生的超空泡形态特性.仿真结果表明,圆盘头形空化器有利于射弹超空泡的形成;超空泡的相对直径与相对长度随空化数增加而减小;空化数越小,超空泡的长细比越大,减阻效果也越好.最后,通过Fluent软件的自定义函数模拟了带圆盘空化器头部射弹超空泡流发展过程,得到了射弹在水下高速航行过程中超空泡形态的变化特性,研究结果为进一步研究水下高速射弹空泡流水动力特性提供了理论参考.     

航行体不同角度入水的空泡流体特性研究

为研究航行体不同俯仰角入水空化演变规律及空泡流体特性,基于Realizable k-ε湍流模型和VOF多相流模型,建立航行体不同俯仰角入水数值模型,开展数值方法验证,数值模拟结果与实验测试结果吻合。基于此,研究航行体入水空化过程演变机理及其不同俯仰角水空泡内流体分布规律和空化阶段演变特性。研究结果表明,依据空泡内流体分布变化规律空化过程可分为空泡的表面闭合阶段、饱和阶段、深度闭合阶段和溃灭阶段;在入水速度一定的情况下随航行体入水俯仰角增大空泡生成速率降低、空泡内的水蒸汽体积增长率减小、水蒸汽体积含量峰值变小、空泡饱和阶段的空气体积变大,体积范围为6%～9%;空泡表面闭合无量纲时间随入水俯仰角从-10°变化到10°呈对数趋势增长,空泡饱和无量纲时间近似线性递减,空泡深度闭合无量纲时间基本不受俯仰角变化影响。     

细长前锥段超空泡航行器高速入水的载荷数值模拟

以具有细长前锥段的超空泡航行器为计算对象,利用动网格技术进行数值模拟,获得高速入水过程中的冲击过载,分析不同入水速度、通气与否时入水冲击过载的变化规律。研究表明通气可以有效地降低轴向过载,但对于法向过载,降载若使用通气方法,还须考虑空化器直径。     

垂直入水空泡内部压强分布数值研究

基于RANS方程,在VOF多相流模型中嵌入水蒸汽和水之间的质量输运模型成功实现了垂直入水空泡流的数值计算。通过与试验结果的对比说明了以上数值方法的可信性,并在此基础之上对带不同锥角头型圆柱体以不同速度垂直撞击自由液面后所生成的空泡内部压强分布进行了深入分析,结果表明:在入水空泡形成阶段,空泡内部压强会出现较大的降低现象,并随着空泡的发展压强值逐渐趋于稳定;空泡形成阶段空泡内部压强随入水物体头部锥角增加而增加;在开空泡阶段空泡内部压强低于环境压强,并随着入水速度增加而呈降低变化趋势,空泡内部压强轴向和径向分布较为稳定,没有较大的压强梯度;在空泡趋于闭合阶段空泡内部压强出现较大的波动,其变化规律与空泡内部空气复杂速度场变化规律相吻合。     

细长前锥段超空泡航行器高速入水的载荷数值模拟

以具有细长前锥段的超空泡航行器为计算对象,利用动网格技术进行数值模拟,获得高速入水过程中的冲击过载,分析不同入水速度、通气与否时入水冲击过载的变化规律.研究表明通气可以有效地降低轴向过载,但对于法向过载,降载若使用通气方法,还须考虑空化器直径.     

航行器斜入水跳弹现象研究

为避免航行器结构破坏和电子器件失灵,可以利用入水时的跳弹现象减小入水冲击。本文通过实验方法探究了入水条件对航行器入水过程的影响,研究了不同速度和角度下航行器的跳弹/下沉过程,得到了一个可以预测航行器跳弹/下沉的经验公式。撞水瞬间航行器的头部会受到很大的冲击力,利用CFX软件对航行器不同工况入水过程进行了仿真,计算了不同工况下航行器的压力响应曲线,可以为航行器高速入水时减小入水冲击力提供参考。     

侧方扰动下圆柱体异步并联入水实验研究

为研究圆柱体低速并联入水的空泡演化特性,基于高速摄像方法,开展圆柱体单独入水和异步并联入水的实验研究,通过对比得到侧方扰动下并联双空泡的演化规律,并分析了入水时差对不同闭合方式空泡演化的影响。实验结果表明：侧方扰动的主要表现为次发圆柱体空泡对首发圆柱体空泡的排挤,其对首发圆柱体的影响远大于次发圆柱体,且在入水时差较小时次发圆柱体会使首发圆柱体空泡的喷溅薄膜提前回卷；对于深闭合空泡,随着入水时差的增大,首发圆柱体的空泡闭合时间增加,次发圆柱体空泡的不对称性增强,回射流的角度和高度均减小。对于表面闭合空泡,随着入水时差的增大,双空泡的闭合时间与首发圆柱体空泡的气团脱落时间都会推迟,侧方扰动对空泡闭合时间的影响减弱,在空泡闭合后,空泡的特征长度逐渐增大。     

结构入水冲击过程三维数值模拟及实验验证

采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对圆柱结构入水冲击过程进行三维数值模拟并通过自行设计实验装置及高速摄影系统,对圆柱结构的入水过程进行实验研究。通过数值计算结果与实验结果的对比分析,验证所建立数值模型的有效性。在此基础上,通过改变结构入水速度、入水角度设置大量工况,分析研究不同参数对圆柱结构入水冲击过程的影响规律。     

基于数值分析的潜航体壁面压力分布研究

针对大尺寸轴对称高速潜航体壁面压力测点少且间距大,测量数据不足以反映空泡流状态下潜航体壁面压力分布规律的问题,提出基于数值分析的潜航体壁面压力分布计算方法。引入完全空化模型并研究其计算大尺寸潜航体壁面压力分布的可行性,分析潜航体尺寸在垂直方向上引起的水压对潜航体壁面压力分布的影响,获得空化数对潜航体壁面压力分布的影响规律。结果表明,利用完全空化模型计算大尺寸轴对称潜航体壁面压力时必须考虑潜航体尺寸在垂直方向上引起的水压影响;随着空化数的减小,空穴内部压力增大,潜航体壁面低压区增大,空穴尾部封闭端高压区与潜航体头部距离增大。     

撞头形状对双壳结构耐撞性能影响分析

采用显示动力有限元软件LS_DYNA模拟双层壳结构在两种不同形状的撞头撞击下的响应,通过分析比较发现,双层壳结构抵抗球形撞头撞击的能力更强。     

轮胎式场桥小车制动器改造

广州集装箱码头的轮胎式场桥小车制动器使用10多年后,出现了许多问题,故进行了改造.分析了轮胎式集装箱龙门起重机小车制动器的主要故障现象,提出了改造方案,并加以实施.     

大气对水面空泡溃灭影响的研究

建立了无界大气流场和有界水流场综合作用下的两相球空泡动力学模型,并基于这个模型研究了大气密度和流动对水面空泡溃灭压力的影响机理。结果表明,当空泡收缩到较小时,空泡的非线性动力学行为可以使大气密度或流动对空泡溃灭压力的影响迅速增大,大气密度越小,溃灭压力越大。     

船舶柴油机气缸套凸肩裂纹原因分析

分析柴油机故障中常见的机体裂纹故障原因,认为由于设计缺陷和管理及操作不当,易造成船舶柴油机缸体上的裂纹多发生在气缸套凸肩处。如不及时处理这些裂纹和故障,就会造成缸套的裂纹直至出现缸套漏水等严重后果,针对NANTAIQUEEN轮柴油机对该类型故障的检修提出具体措施。     

海洋异物接近对导管螺旋桨服役性能影响研究

螺旋桨是目前船舶及海洋装备重要推进装置,其工作可靠性及服役性能对我国海洋战略的实施具有非常重要的意义。复杂海洋环境下螺旋桨服役性能除受到风、浪、流等环境因素影响外,还受到周围其他海洋异物的影响,进而引起螺旋桨载荷特性发生突变。本文基于计算流体力学基础理论,建立导管螺旋桨水动力学数值仿真模型。将海洋异物接近过程简化为准定常过程,分析不同接近距离对导管桨水动力性能的影响。基于流固耦合理论,将水动力学载荷施加在桨叶表面,获得不同接近距离时桨叶应力、应变的变化特性。研究结果表明：海洋异物的接近会对导管桨水动力学特性产生较大的影响作用。当异物接近距离为0.01 m时,导管桨推力将增加11.74%,扭矩增加12.73%,桨叶最大应力值增加32.06%,最大形变量增加30.28%。本文研究工作对导管桨服役性能评估及疲劳寿命预测具有非常重要的参考意义。     

Analysis of the hydrophysical structure of the Sea of Azov in the period of the bottom anoxia development

The hydrophysical and hydrochemical structure of the Sea of Azov, with developed bottom anoxia, was studied during the RV “Akvanavt” cruise from July 31 to August 03, 2001. The anoxic zone with a thickness from 0.5 to 4 m above the bottom was found in all deep regions of the Sea. Concentrations of hydrochemical parameters were similar to the pronounced anoxic conditions (about 90 mmol m^− 3 of hydrogen sulfide, 17 mmol m^− 3 of ammonia, 6 mmol m^− 3 of phosphate, 7 mmol m^− 3 of total manganese). The hydrophysical structure was characterized by the uniform distribution of temperature in the upper 6–7 m mixed layer (UML). Below this a thin (0.4–0.8 m) thermocline layer was observed, just above the anoxic waters. Formation of this phenomenon was connected with that summer weather conditions. Intensive rains led to increased influx of river waters in June. That resulted in large input of allochtonous organic matter (OM) and inorganic nutrients; the latter were consumed on the additional autochthonous organic matter production. In July the weather was characterized by a significant rise in the daily averaged air temperature and large oscillations of temperature during the day. In this period a wind of constant direction was absent, but wind bursts were observed. The completed analyses showed that the formation of such a structure could be connected with the following factors: (i) positive growth trends of the daily averaged temperature and the daily oscillations of temperature, (ii) presence of wind bursts. The joint action of these factors resulted in the formation of the UML. The amplitude of wind bursts determined the depth of UML, and the value of trend determined the value of the temperature change in the thermocline. An initial presence of bottom halocline (caused by the Black Sea water influx to the bottom of the Sea of Azov) prevented the heating of the bottom layer and therefore led to an increase of vertical gradient of temperature in the thermocline. The spatial distribution of the turbulent exchange coefficient confirmed the existence of a “stagnation” area located above the anoxia zone, which is also, apparently, the reason for its occurrence.     

大广南高速公路地面变形安全评价研究

在大广南高速公路K161＋400～K162＋800段施工过程中,离公路约200m区域突然出现大面积地面沉陷和裂缝现象,该地面变形将影响到线位重新调整,通过调查与分析,对地面变形的安全状态进行了评价,为该公路的建设和运营提供了科学的决策依据。     

海底水平阵性能分析

矩阵滤波技术是通过设计一个全局优化的空域滤波器,使得该滤波器对不感兴趣的区域响应尽可能小,对感兴趣的区域响应尽可能不失真,基于该原理可以消除阻带区域的干扰噪声,并且保留通带区域的弱目标信息,是一种比较实用的弱目标定位检测方法,但其定位精度受很多因素制约。本文首先介绍最小二乘矩阵滤波器的设计原理、匹配场噪声抑制原理及归一化通阻带误差的计算公式,然后针对矩阵滤波器应用于海底水平阵的方法,分别从声源频率、阵元个数和阵元间距3个方面分析研究影响海底水平阵性能的因素,总结出使滤波器能够达到比较好的滤波状态时的因素条件,进而提高滤波性能。     

船舶推进轴系孔径比取值范围的优化研究

本研究优化船舶推进轴系孔径比的取值范围,使轴系的综合力学性能达到最理想的状态,目的是在船舶设计时,帮助船舶设计者快速确定轴系的最佳孔径尺寸。文章以某散货船的轴系为研究对象,在考虑船舶螺旋桨偏心力的情况下,建立了轴系危险截面的等效应力和抗扭强度的数学模型,运用ANSYS有限元分析软件,对不同孔径比艉轴的危险截面的等效应力和抗扭强度进行了对比分析,并且进行了校中情况对比分析研究。将理论值和实测值进行对比,发现理论值和实测结果拟合的非常好。经过对比研究发现,船舶轴系的综合力学性能比较优越的孔径比范围是0.21~0.28,在此范围内,轴系校中效果也比较好。该研究方法为船舶轴系的设计提供了分析依据。     

搞好港口资源整合 促进行业发展壮大

介绍了我国港口资源的整合现状,指出港口整合可以提升港口的形象和地位,也为区域经济和城市的发展注入强大的动力。最后指出在港口资源整合中要避免的几个问题。