沟槽面减阻效果影响因素及减阻机理的分析

采用雷诺平均N-S方程和RNG k-ε湍流模型计算V型沟槽面的湍流边界层流动和粘性阻力,研究了沟槽尖峰形状和雷诺数对减阻效果的影响规律,初步分析了沟槽面减阻机理.指出:沟槽尖峰处的圆角半径越小其减阻效果越好,沟槽斜面中下部的壁面应力随着圆角半径的减小而降低,但尖峰处的局部壁面应力会随之增大;来流速度对沟槽减阻率的影响很大,对于一种尺度的V型沟槽,存在着一个具有较好减阻效果的来流速度范围,而沟槽面在沿来流方向上的布置位置对减阻效果的影响非常小;沟槽尺度对减阻效果很剧烈;沟槽尖峰处生成的二次涡是产生减阻效果的根本原因,二次涡的强弱与沟槽减阻率的大小紧密相关.     

柔性表皮减阻性能试验和减阻机理探索

对以中国化工新材料总公司海洋化工研究院为主开发的聚脲类等柔性表皮试样在循环水槽中进行阻力测试,并据此修改配料,最后得到的试样能减阻13～15%.本文也从数学上对柔性表皮具有减阻功能的机理进行了推证.     

船用梯形微沟槽表面减阻效应的仿真分析与实验验证

基于微沟槽减阻机理,采用改变船体表面微结构形貌尺寸的方法,以期降低船舶运行中的航行阻力,提高船舶航行效率,节约能源。利用流体软件FLUENT对梯形肋条和梯形沟槽两种微结构表面流场进行模拟仿真,分析了沟槽深宽比h/d1的减阻效果。仿真结果表明,对于梯形肋条,在h/d1时均具有减阻效果,当h/d为0.45时减阻效果最好;对于梯形沟槽,当h/d为0.30、0.36时表现为增阻,h/d为0.45、0.60、0.75时表现为减阻,其中当h/d为0.60时的减阻效果最好。为了验证模拟计算的规律,进行了阻力冲刷实验,实验结果与模拟计算结果的对比分析表明模拟计算与实验结论一致。     

基于格子Boltzmann方法的液润表面减阻规律

[目的]近年来,液润表面(LIS)作为一种新型的减阻表面被提出。它将传统疏水表面微沟槽中残存的气体替换为润滑油,进而提高了减阻效果的稳定性。为了更全面地认识液润表面,研究润滑油溶解性对滑移长度的影响。[方法]基于格子Boltzmann方法(LBM)伪势模型,对液润表面的滑移现象进行数值模拟,研究润滑油溶解密度和外部剪切率对滑移长度的影响规律。[结果]液润表面可以产生滑移现象,当润滑油完全混溶或极难溶时,滑移长度与组分间分子作用强度有较好的线性关系。[结论]润滑油难溶于水时,组分间作用力越大,减阻效果越好。且滑移长度不显著依赖于剪切率,润滑油的减阻特性与传统超疏水壁面的减阻特性有相似性。     

平板仿生沟槽表面减阻性能数值模拟研究

本文借助Ansys Fluent开展平板仿生沟槽表面减阻性能数值模拟研究,系统分析沟槽形状、几何尺寸等参数对其减阻性能的影响。数值模拟结果表明,平板表面仿生沟槽的存在使得平板表面的剪应力大幅减小,且可以大幅降低平板表面的速度梯度,因而可以起到减阻的效果。另外,通过对比分析3种不同沟槽形状平板的减阻性能发现,V形沟槽的减阻性能较U形和L形减阻性能更优,在后续设计中可考虑V形沟槽。     

微织结构与微气泡复合减阻数值模拟与特性分析

微气泡减阻可有效降低船体航行中的阻力,微织结构也是降低摩擦力的有效方法之一。采用微织结构与微气泡复合减阻的方法,通过数值模拟的方法研究水流速度、气泡流量和气泡尺寸对减阻率的影响。结果表明：复合减阻率随水流速度的增大而减小;气泡流量增大,减阻率逐渐增大,当壁面附近气泡达到饱和空气量时,减阻率达到最大值后不再随气泡流量的增加而增大;以微气泡直径20μm为界限,20μm以下,气泡尺寸的增大导致减阻率下降,而20μm以上,减阻率基本保持不变,不再随气泡尺寸增大而变化。     

不同深度V沟槽结构的圆柱绕流减阻机理

在圆柱表面布置不同深度的V形沟槽,采用k-ω/SST湍流模型进行数值计算,研究其减阻效果,分析圆柱表面的升力系数、阻力系数、速度分布及尾流漩涡脱落状态.结果 表明,与光滑圆柱表面相比,V形沟槽深度为0.04D的减阻效果最好,阻力系数相对于光滑圆柱表面减小了34.4％.当沟槽深度为0.04D时,升力系数的均方差最小,相对于光滑圆柱表面减小了16％;随着沟槽深的增加,St先增大后减小,当沟槽深为0.04D或0.05D时,漩涡脱落频率发生明显变化;当沟槽深度为0.04D时,圆柱前后速度差最小.随着槽深的增加,尾流漩涡表现出强度减小数量增多的趋势,当槽深为0.05D时,漩涡脱落呈双稳态.     

两相流相互作用下的船模微气泡减阻性能数值仿真

基于两相流理论,对集装箱船船模进行微气泡减阻性能数值仿真研究。分析船模在不同喷气口位置、不同流体含气率、不同喷射速度和不同喷射角度下的流场分布和减阻效果。结果表明:当流体内的微气泡含量过高时,会增大船体的摩擦阻力,流体的含气率为10%～20%时有较好的减阻效果,喷气口在距离球鼻艏后缘约1/3船长附近具有较高的空气覆盖率,喷气口喷气方向垂直向下产生的减阻效果比喷气方向偏向船侧产生的减阻效果要好,且船速较高时可允许含气率较高的流体注入流场并增大减阻效果。     

近无阻尼态下柔管自激振动减阻效果的实验研究

为寻求具有减阻效能的流体管路输送技术,采用双重管结构,在对柔管壁外侧分别加以几乎与管内压力相平衡的水及空气的条件下,对柔管的自激振动减阻效果进行了实验研究。研究结果表明:管的壁厚越小,自激振动的减阻率越大;管壁外为压力空气时,阻尼较小,自激振动减阻率较大,在雷诺数Re约为1.75×104时,壁厚为2 mm、3 mm及4 mm柔管的自激振动减阻率依次约为12%、10%、9%。从流体力学上为设计高效的流体输送技术提供一种新视野。     

气泡高速艇波浪中阻力及纵向运动模型试验研究

在高速拖曳水池里,开展了气泡高速艇规则波中阻力及纵向运动模型试验,研究了气流量、艇型、艇底开槽等因素对气层减阻率及艇体纵向运动性能的影响。结果表明:艇底形式对波浪中的气层减阻率有重要影响。艇底设置断阶时,在短波中减阻率为5%,长波中的减阻率达20.5%;艇底开槽时,在试验波长范围内,减阻率可达30%左右;对本身具有良好喷溅抑制作用的艇型,艇底直接喷气减阻率为8%,且不受波长变化的影响。艇底气层对纵向运动性能影响较小,长波中还略有改善;艇底槽深主要影响不喷气时的阻力,对饱和喷气下的阻力影响甚微。     

以刚度为目标的船载行车动臂结构拓扑优化

以某船舶行车动臂为研究对象,采用三维有限元法建立有限元模型,通过灵敏度过滤算法对其进行拓扑优化,得到了行车动臂结构材料最优分布。计算结果表明:计算过程收敛速度较快,并且收敛达到较高的精度。采用三维有限元法得到的最优化结构材料分布合理,轮廓清晰。     

基于钢-泡沫结构的双壳舷侧结构耐撞性能分析

在分析333TEU集装箱船的双壳舷侧结构耐撞性能的基础上,结合钢-泡沫结构自身的冲击性能,将钢-泡沫结构替代舷侧外板结构,得到新的舷侧耐撞结构形式。利用MSC.Dytran数值仿真软件,对双壳舷侧结构的耐撞性能进行综合分析。     

锥体抗冰结构在码头主体结构中的应用

常规系缆墩由于钢管桩需要承受较大冰荷载,使得结构投资较高,通过结构优化与创新,在曹妃甸30万吨级原油码头工程中系缆墩采用锥体结构,使得流冰由抗压破坏转化为抗弯破坏,可以大大降低冰荷载,从而降低工程投资,具有较好的应用与推广价值.进一步分析了常规结构与锥体结构的优缺点,供专业设计人员参考.     

雪花结构的新型云计算船舶数据中心结构

随着云计算和信息技术的不断发展,海上船舶云计算数据中心在水上多目标检测、船舶安全航行和海洋环境探测等方面发挥着越来越重要的作用。本文提出雪花结构作为船舶数据中心的网络结构,该结构具有模块化、易扩展、并行路径等优点,能够有效提升网络的扩展性,降低数据中心能耗,减小网络开销。     

基于加速性混沌反馈结构船体结构论证系统

现有的船体结构论证系统存在着严重的准确率低下的问题,为此设计基于加速性混沌反馈结构的船体结构论证系统。该系统从硬件和软件2个方面进行具体设计,硬件部分铺设I/O设备、存储器和运算器为软件功能的实现提供支持。而软件设计主要借助混沌反馈结构,将船体结构系统划分成为曲面结构承重能力计算、横纵剖面结构抗压力计算、船体分段结构论证3个部分,分别管理和论证。经过系统测试发现现有的系统误差在–0.12～0.15之间频繁运动,而设计出的论证系统误差可以稳定维持在–0.02～0.10之间,得到的论证结果准确性更高。     

新型钢结构浮式防波堤结构

浮式防波堤具有不影响海域物质交换、造价较低等优点,但是其结构连接及锚泊系统要求高的缺点限制了它的发展.为了克服浮式防波堤结构的这个缺点,同时发挥其消浪优势,利用大比尺波浪试验水槽通过物理模型试验对新型钢结构浮式防波堤消浪效果进行验证.试验通过浮式防波堤透射系数(Ct)与相对吃水(t∕D)、相对入水(t∕L)以及防波堤相...     

爆炸载荷下舱壁结构模型化技术研究及其结构响应分析

舰船在海战中是最易受到攻击的目标,反舰导弹打入到舰船内部会产生大量的冲击波。因此在狭小的舱室内,爆炸冲击波对舰船舱壁结构的破坏不容忽视。本文运用大型有限元软件MSC.DYTRAN对舱壁结构进行数值仿真模拟。先对结构的有限元模型进行研究,确定其舱室个数,结构简化程度及建模所需的其他参数。然后对单、双层舱壁模型结构进行响应分析,单、双层舱壁模型结构的响应数值进行对比,得出双层舱壁结构模型的抗爆抗冲击能力明显优于单层舱壁结构模型,以上结论为舱壁结构的优化设计提供了参考。     

LFS构造原理的分析

随着Linux用户的增加,越来越多的人愿意自己定制自己的操作系统,LFS就是一种流行的从源代码构建Linux的一种方法。本文分析该方法的构建原理,重点分析了Binutils、Gcc和Glibc在构建过程种编译多次的原因。     

单舷侧散货船舷侧局部结构冗余度研究

基于冗余技术的并行原理,在三舱段分析模型的基础上,进行单舷侧散货船舷侧局部结构失效路径判断,并基于后屈曲理论和非线性有限元方法,应用储备冗余度因子R2作为结构冗余度的表达形式,对单舷侧散货船舷侧局部结构冗余度进行研究。研究表明:本文初步得到单舷侧散货船舷侧局部结构的2条失效路径符合实际,其中肋骨首先失效,会随即引起舷侧结构整体失效,需要引起关注;冗余度计算结果说明目标船的舷侧局部结构冗余度不满足要求,与本文失效路径判断的结果一致。本文方法可为船舶舷侧局部结构的冗余度分析和设计提供参考。     

CFRP加固钢结构技术在船舶结构中的应用前景

从建筑结构加固技术出发,系统阐述了CFRP加固技术在建筑结构及钢结构中的应用,并基于对船舶结构特点的分析,对CFRP加固钢结构技术应用在船舶结构中的可行性及前景进行了深入的探讨.