仿生减摇鳍升力模型的数值模拟及分析

船舶在系泊或低航速状态下,发动机主机停止工作,船舶失去自控方向能力,船体随波浪左右摇晃,比航行时摇摆更为剧烈。因此,研究零航速减摇鳍非常重要。文章研究零航速时仿生减摇鳍产生升力的模型,其基础为Weis-Fogh机构理论。首先讨论如何旋转才能产生给定的升力。依据吕卡提方程理论,给出模型周期解的存在性和稳定性条件 采用单步Runge-Kutta方法求出模型的数值解,给出保证数值解稳定的条件。     

基于Weis-Fogh效应的顶杆-翼板型波浪能发电装置设计

为提高波浪能发电装置的发电效率与适应能力,利用Weis-Fogh效应可以产生瞬态高升力的特点,设计顶杆-翼板型波浪能发电装置,基于Weis-Fogh理论设计翼板形状并建立翼板运动方程,结合强度理论求解并校核顶杆的尺寸,应用ANSYS软件对顶杆-翼板组合体进行应力仿真。理论分析及仿真结果表明该组合体结构强度满足安全要求。     

零航速下变鳍型减摇鳍升力模型研究

升力数值的大小直接影响零航速下船舶减摇效果。为产生足够升力实现船舶在零航速下的有效减摇,提出了基于变形鳍的零航速减摇鳍设计方法。基于势流理论和旋涡作用力理论对变鳍型减摇鳍在零航速下升力进行分析,给出了升力解析表达式。通过计算流体力学软件Fluent对变鳍型减摇鳍进行升力数值计算。最后将Fluent计算结果与解析表达式结果对比,升力值基本吻合,验证了该种升力分析方法的正确性,为零航速下减摇鳍的设计提供了理论支持。     

基于均相流输运模型的二维水翼空化模拟

基于均相流输运模型对NACA661-012型水翼进行了空化数值模拟,计算了不同空化数K和不同攻角α下的升力系数与阻力系数.从流场、压力场和边界层的变化分析了空化的产生发展对水翼升力和阻力的影响.当攻角α大于8°以后,空化流动的不稳定性增强,空泡呈现出周期性的生长溃灭,并伴有升力系数和阻力系数的周期性波动.计算结果与实验进行了对比,结果吻合较好.     

基于CFD和试验的襟翼帆设计研究

对远洋船舶利用风能的特点进行了分析,设计了一种带有缝翼和襟翼形式的襟翼帆,来提高船舶风帆的升力。首先,对该襟翼帆模型的大量参数进行仿真优化,得出了不同参数对模型空气动力学特性的影响规律,并确定了该模型较为理想的参数值,仿真条件下该模型的最大升力系数在2.75左右;然后,对缩小后的模型进行风洞试验,该模型试验的空气动力学特性与仿真吻合较好,最大升力系数在2.52左右(在允许误差范围之内);最后,给出了在海况条件下该模型的相关仿真和实验控制特性曲线图,两者基本吻合,进一步证明了设计的准确性。     

螺旋桨扰动速度场数值预报

本文给出了螺旋桨周围流场的预报方法及其数值计算结果。本方法以具有涡分布和源汇分布的升力面来构造螺旋桨对流场的状动。升力面取奖叶拱弧面。根据桨叶表面流动不穿透条件解出升力面奇点后，然后再求它们对流场的扰动。敞水螺旋桨的脉动速度计算结果与试验结果吻合良好。     

舵型参数对襟翼舵升力特性影响的数值计算研究

论文通过对中国船舶科学研究中心开发的船用襟翼舵(CSSRC舵)计及尾翼缝隙位置的敞水升力特性进行数值模拟研究,分析了舵型参数对襟翼舵升力特性的影响规律;在此基础上,以在CSSRC舵上增加整流尾的方式,设计出了鱼尾型襟翼舵,并通过数值计算比较该鱼尾型襟翼舵与CSSRC舵以及NACA66剖面襟翼舵的升力特性,显示其具有更高的升力性能;最后根据系列计算结果,运用逐步回归方法对三种剖面翼型襟翼舵给出了具有工程实用价值的升力系数计算公式。     

船闸工程引航道墩板式结构的优化设计

给出墩板式结构非线性的优化目标函数和限制函数条件,并通过求解非线性优化方程得到其数值解.为了方便工程应用,采用一些简化条件,推导墩板式结构的优化函数以及解析解,并通过求解验证了这个解析解的精确度.     

近自由面三维水翼的水动力分析及试验研究

采用面元法对近自由面三维水翼进行势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用非线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。文中给出了数值计算模型的参数,对于不同浸深、不同航速和不同攻角下的水翼,计算了水翼表面上的压力分布,水翼的阻力和升力及自由表面波形。数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,文中方法可用于水翼优化设计、近自由面振动翼运动及水翼船兴波等问题的研究。     

二维地效翼气动力的计算和性能研究

本文基于势流边界元理论（ＢＥＭ）和边界层动量积分关系式数值求解二维地铲翼的气动力,研究了升力正负地效问题及粘性对地效翼升力、俯仰力矩及焦点的影响,并给出了不同地面边界条件的计算结果及相应的粘性修正方法。     

膜盘联轴器减振机理分析

将膜盘联轴器简化为多杆模型,基于动态响应特性进行参数等效,建立并求解模型的波动方程。从支反力做功的角度分析膜盘联轴器的减振机理。利用有限元软件进行数值计算,验证数值仿真结果与理论解的一致性。     

Rapid prediction of structural responses of double-bottom structures in shoal grounding scenario

This study presents a simplified analytical model for predicting the structural responses of double-bottom ships in a shoal grounding scenario. This solution is based on a series of analytical models developed from elastic-plastic mechanism theories for different structural components, including bottom girders, floors, bottom plating, and attached stiffeners. We verify this simplified analytical model by numerical simulation, and establish finite element models for a typical tanker hold and a rigid indenter representing seabed obstacles. Employing the LS-DYNA finite element solver, we conduct numerical simulations for shoal-grounding cases with a wide range of slope angles and indentation depths. In comparison with numerical simulations, we verify the proposed simplified analytical model with respect to the total energy dissipation and the horizontal grounding resistance. We also investigate the interaction effect of deformation patterns between bottom structure components. Our results show that the total energy dissipation and resistances predicted by the analytical model agree well with those from numerical simulations.     

双层底船搁浅场景下结构响应的快速预报（英文）

This study presents a simplified analytical model for predicting the structural responses of double-bottom ships in a shoal grounding scenario. This solution is based on a series of analytical models developed from elastic-plastic mechanism theories for different structural components, including bottom girders, floors, bottom plating, and attached stiffeners. We verify this simplified analytical model by numerical simulation, and establish finite element models for a typical tanker hold and a rigid indenter representing seabed obstacles. Employing the LS-DYNA finite element solver, we conduct numerical simulations for shoal-grounding cases with a wide range of slope angles and indentation depths. In comparison with numerical simulations, we verify the proposed simplified analytical model with respect to the total energy dissipation and the horizontal grounding resistance. We also investigate the interaction effect of deformation patterns between bottom structure components. Our results show that the total energy dissipation and resistances predicted by the analytical model agree well with those from numerical simulations.     

同心球壳-球体系感应磁场的解析解

考虑薄壳体和非薄壳体结构的感应磁场可提高舰艇感应磁场数值建模精度,开发相应的磁场数值程序包时,磁场解析解模型是验证程序包数值准确性的有效手段。同心球壳-球体系模型是验证同时考虑薄壳体和非薄壳体感应磁场数值准确性的理想模型。基于分离变量法推导了该模型感应磁场的解析解,以积分方程法和有限元法为参照,解析解误差均在5%以内,表明了导出解析解表达式的准确性。     

内置橡胶支撑体空气弹簧冲击隔离分析

针对内置橡胶支撑体空气弹簧的冲击隔离问题,建立了理论模型,并给出数值解法。采用该模型和解法进行实例分析,得到了相关结论。     

基于二维半理论的船舶水动压力预报方法研究

二维半理论在单体和多体高速排水式船的耐波性预报中具有很好的数值预报精度。文中在二维半理论稳定求解高速船水动力和运动响应的基础之上,采用数值差分方法对高速船水动压力进行了计算,针对一条SL-7集装箱船进行了水动压力的数值预报,结果同模型试验结果进行了比较,表明文中提出的方法能够较好地预报高速船舶的线性脉动水动压力。     

弯道水流的三维数值模拟

本文提出一种弯道水流的三维数学模型,该模型以N—S方程为基础,对弯曲段采用园柱坐标形式的方程,方程中的压力项采用静压假定作近似处理,紊动粘胜系数利用Prandu混合长紊流模型来确定。本模型能较好地再现实际流场的主要特征,具有一定的可信度。     

二维矩形弹性液舱内液体晃荡数值模拟研究

阐述ADINA数学模型及相关数值方法,以二维矩形刚性液舱模型为例模拟液体晃荡,将所得的结果与解析解进行比较,验证该模型的有效性;通过数值模拟,研究二维矩形弹性液舱内的液体晃荡,分析不同刚度、不同频率对液体晃荡自由液面波高运动的影响。     

耙吸挖泥船环保阀溢流效果试验与数值分析

通过计算流体动力学数值模拟与模型试验相结合的方式，对耙吸挖泥船环保阀减少空气进入溢流筒的机理和作用进行相关研究。将模型试验与数值模拟的结果进行对比，验证气液两相流数值模型的准确性。进行不同进口流量、不同环保阀角度时的计算，获得进口流量、泥舱内液面高度、环保阀角度之间的相关性数学描述，据此建立环保阀的控制策略。建立叠加式溢流筒的数值模型，分析其在减少溢流上的效果。     

基于涡声理论的水下射流噪声预报

湍流噪声是潜艇重要的水下噪声源.以水下自由湍射流为例,探讨其噪声机理和预报方法,构造了Powell涡声理论和CFD方法相结合的算法.首先讨论了Powell涡声方程和Howe的涡声方程的解法;作为算例,用CFD软件FLUENT中标准k-ε计算湍射流场,以此作为近场声源;随后,运用Powell涡声和Howe的涡声方程理论对远场噪声谱进行预估,给出了辐射噪声指向性比较,并分析了自由射流场声辐射机理.