基于OpenFOAM的港内波场数值模拟研究*

掌握港内的波高分布特征对港口布局建设意义重大，物理模型制模成本较高、过程较为复杂，相关的数值模拟大多仅考虑了由防波堤口门传播进来的波浪影响，而忽略了越浪作用。针对这些局限性，基于开源软件OpenFOAM，建立环抱形直立式防波堤的三维数值波浪水池，将越浪与不越浪情况下的数值计算结果和物理模型试验结果进行比较，验证数值模型的准确性。结果表明：该模型能够较好地模拟堤顶越浪过程及港内波高分布情况，可用于优化港口布局的进一步研究。     

舰船尾部轴承试验相似准则研究

提出了运用相似理论建立舰船水润滑试验台架的一种方法 ,并推导出相应相似准则 ,运用该方法建立的试验台架能模拟实船尾部轴承受力和润滑情况。试验结果证明 ,采用本文提出的运用相似准则建立的尾部轴承台架能够满足工程要求     

型材冷弯成形过程中的回弹和残余应力

为提高成形加工的控制效率和成形构件的质量,建立型材冷弯过程的有限元模型,采用ANSYS Ls-Dyna软件对成形加工过程进行数值模拟,研究型材冷弯过程中的卸载回弹和残余应力,采用冷弯试验验证回弹的数值模拟结果。根据数值模拟结果,提出冷弯成形过程中的回弹特性和成形控制策略,可有效提高回弹控制效率,掌握弯曲成形过程中残余应力的分布特征。研究成果可为型材弯曲成形加工提供指导。     

双壳油船底部破舱水下原油泄漏过程三维数值模拟

为研究双壳油船因搁浅或触礁导致底部破舱油品水下泄漏的过程,文中基于流体动力学理论,建立了双壳油船油舱三维数值模型,利用VOF模型表面跟踪方法对互不相容流体交界面液相流动问题进行了模拟,通过动态监测舱内油、水等运动特征对整个泄漏过程进行了阶段划分及特征分析,并将数值模拟结果与实验结果进行比较。比较结果表明：文中的三维数值模型能够比较准确地反映油品水下泄漏过程,可用于分析双层底内部流场特征。     

柴油机船舶推进装置的建模和实时仿真

本文根据准稳态的概念建立了适用于实时仿真的二冲程柴油机船舶推进装置的多阶一性模型。在充分多的试验数据的基础上，结合工作原理建立了各子系统及整个装置的动态模型，这种模型既能反映柴油机内部各参数，精度较高，计算工作量也比较适中。文中提出了一些经验公式，使模拟得以有效地简化。最后，作为实例给出了３５０００吨油船推进装置的实时仿直     

田湾核电站海域潮流场数值模拟

采用MIKE 21水动力模拟软件建立了田湾核电站海域平面二维潮流数学模型,利用该模型对该海域的潮流场进行了数值模拟。根据数值模拟结果,对田湾核电站海域的潮流场特征进行了分析。建立的模型可以用来模拟研究各种工程方案实施前后的潮流场,也可以为局部模型提供边界条件。     

某型船调距桨装置液压系统仿真及试验研究分析

针对某型船调距桨装置液压系统设计参数与使用工况,利用液压系统AMESim仿真软件,建立调距控制回路仿真模型,仿真分析液压系统的实际工作特性;结合调距桨装置台架联调试验,验证液压系统仿真模型合理性。     

湍流模型对离心风机数值模拟的影响分析及试验验证

分别使用Baldwin-Lomax(BL)、Spalart-Allmaras(SA)和k-ε湍流模型对离心风机进行了数值模拟,并将数值计算结果与试验数据进行了对比。结果表明:三种湍流模型都能预测离心风机总性能的变化趋势。从具体数值来看,使用k-ε模型模拟得到的总性能计算数值与试验数据更为接近;从流动细节特征来看,使用k-ε模型模拟得到的结果也比其他两种模型模拟得到的结果更符合流动规律。因此,在上述三种模型中,k-ε模型最适合应用于离心风机的数值模拟,因此将在后续工作中主要使用k-ε模型。     

船舶真空海水淡化装置引射器喷嘴直径对引射特性影响研究

采用Fluent软件对不同喷嘴直径对船舶真空海水淡化装置引射器性能的影响进行了数值模拟,结果表明当喷嘴直径与混合室直径之比为0.4324时,引射器性能最佳、经济效益最好。同时加工了液-汽引射器实物模型进行了验证试验,结果与数值模拟结果相符。     

船舶结构T型接头焊接变形数值模拟研究

基于ANSYS WORKBENCH有限元软件,建立了某集装箱船T型焊接接头的热-弹塑性有限元模型。通过顺序耦合的计算方式,对接头的焊接温度场、焊接残余应力及变形进行了数值模拟。最后将数值模拟结果与试验结果进行比较。研究结果表明：数值模拟计算得到的T型接头横向位移和纵向位移与试验结果相符合,所建立的数值模拟模型较准确地预报了T型接头的焊接变形情况。     

基于支持向量机的船舶机舱火灾温度快速预测

以船舶机舱为研究对象,采用大涡模拟方法,以FDS软件为平台,计算了不同火灾功率、风机启动时间、风机流速和补风口面积条件下的火场温度变化过程。以FDS的数值模拟数据为样本建立了船舶机舱火灾温度的支持向量机计算模型,为提高模型预测的精确度,利用遗传算法对参数进行寻优。实验表明:应用本文模型预测结果与FDS计算结果基本一致,优于SVM模型以及BP神经网络的预测结果,提出一种快速预测火场温度的工程计算方法。     

气囊型浮式防波堤挡浪消波的数值模拟*

临时挡浪设施在海况较差的海域为施工船舶提供一定的避浪掩护时使用。气囊型浮式防波堤具有运输方便、投放便捷以及造价低廉的特点，成为了首选的挡浪消波措施之一。通过调整网格划分方式、控制时间步长以及对自由液面网格局部加密等措施，建立了稳定的数值波浪水槽。采用原物理模型试验比尺建立气囊型浮式防波堤的水动力模型，并利用试验结果验证了数值计算方案的准确性。计算结果表明：距离挡浪模型后3 m范围内的计算结果精确，波高值误差在1%以内；在该数值模拟方案下计算值随时间的变化规律与试验结果吻合得较好。该数值模拟方案具有可行性和有效性，数值模拟结果具有较高的参考价值，可以为后续各临时挡浪设施选型研究提供计算基础。     

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。     

发射过程中导弹喷管降载方法研究

发射过程中工质气体从侧向进入发射筒作用在导弹底部,导弹发动机喷管上将承受较大载荷,针对该问题建立了发射筒底部三维非稳态流场的数值模拟方法,并利用试验数据对该方法进行了校验。数值模拟结果表明,发射用工质气体近乎集中的作用到喷管特定区域是导致喷管载荷较大的主要原因。本文提出了一种能够改善发射筒底部流场结构、降低喷管受力的降载装置。进一步的数值模拟结果表明降载装置可以使喷管所受的最大总力矩下降26%,试验验证结果表明所提出的改进措施能够有效降低喷管所受载荷。     

基于极点配置的减摇水舱试验台架控制系统的研究

船舶减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要试验设备，准确模拟船舶在海浪中的运动是设计试验台架的关键，试验台架系统用电液力矩伺服控制系统来模拟海浪力矩。本文研究了极点配置控制方法在电液力矩伺服系统上的应用并进行仿真，仿真结果符合要求。     

几种典型船用风量调节阀的特性分析及研究

船用风量调节阀是空调系统空气管路不可或缺的一部分,本文通过数值模拟方法分析现有的3种典型的船用风量调节阀的流量特性和阻力特性,利用风量调节阀的试验台架进行其性能验证,并分析阀门的再生噪声特性。数值模拟、性能试验以及噪声特性的分析结果可以为船用空调系统设计选型风量调节阀提供一定的参考依据。     

电弧钎焊条件下的熔滴铺展的数值模拟与分析

针对电弧钎焊条件下的熔滴铺展进行了研究，从力和能量的角度建立了数学模型。采用SurfaceEvolver有限元分析软件进行了数值模拟，给出了电弧压力对熔滴铺展成型的影响规律。进而通过实验结果对该模型进行了验证，试验结果与模拟结果基本吻合。     

侧推装置的设计研究及其在水下工作船上的应用

简述水下工作船用侧推装置科研样机的基本方案和主参数，台架试验及其研究设计工作，并对侧推装置的换向、深水工作船压力补偿装置与尾轴密封关键技术作了阐述。     

基于GSE平台的蒸汽试验系统边界的动态控制仿真

[目的]台架试验是蒸汽系统设计与验证的重要手段,能否准确模拟边界条件是至关重要的影响因素。为获得一种可行的动态流量边界控制方法,[方法]基于蒸汽系统台架试验的蒸汽入口处流量变化要求,提出PID闭环控制与开环控制方案,并开展仿真对比分析。利用GSE平台建立蒸汽系统台架试验的仿真模型,基于试验热态调试数据进行仿真模型修正,并通过对比试验数据与仿真数据验证仿真模型的正确性和有效性。[结果]仿真结果表明:迭代—收敛的开环控制方案可以满足蒸汽流量在10 s内线性减少20 t/h的控制要求,而传统PID闭环控制方案则难以实现。验证试验的结果表明:蒸汽入口处的流量变化满足台架试验要求,并与仿真结果相吻合。[结论]研究成果可为蒸汽系统台架试验的边界控制提供参考。     

湍流模型对大口径射流冲击数值模拟适用性分析

采用数值算法要完全有效地模拟射流冲击换热,合适的湍流模型是十分重要的。本文采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型及Realizable k-ε模型对大口径高温高速气体射流冲击换热进行了数值模拟,并将计算结果与试验结果进行比较,分析湍流模型在大口径射流冲击换热数值模拟中的适用性。研究结果对大口径射流冲击换热的数值研究提供参考。