小水线面双体船兴波阻力特性研究

介绍了基于米切尔Michell瘦船理论的一种小水线面双体船SWATH兴波阻力计算基本原理．运用敞篷函数对船体表面及流场进行了线性近似,建立了数值计算模型,对一类直／斜支柱SWATH兴波阻力进行计算,重点分析了支柱间距、倾角变化对兴波阻力的影响,并将计算结果与实验测试进行对比,二者基本吻合,证明该方法用于计算SWATH的兴波阻力是可行和有效的．     

无人艇艇型优化方法

为了计算和优化无人艇在中低速段艇型阻力性能,考虑了自由表面非线性和黏性的影响,研究了滑行艇在排水航行状态的兴波阻力计算方法.结合线性兴波阻力理论,将给定约束条件下的艇型优化问题转换为求泛函极值的有约束数学优化问题,通过非线性规划优化理论,对给定的艇体主参数约束下的目标函数做有条件最小化,求解最佳优型.理论计算结果和艇模试验结果表明:利用计算方法能够有效、快速地计算艇型兴波阻力,优化后的艇型在给定的速度区间(傅汝德数为0.1～0.7)的兴波阻力系数明显降低,在优化速度点(傅汝德数为0.5)降低约20％.     

基于非线性规划法的最小阻力船型优化设计

为了获得阻力性能优良船型,以兴波阻力理论为基础,利用非线性规划法并结合CAD技术研究最小阻力船型的优化设计.以总阻力为目标函数,总阻力用兴波阻力和平板摩擦阻力之和来表达,设计变量取船型修改函数的参数,在保证必要的排水量为基本约束条件下,选取Wigley船型为初始船型,分别对船体的首部和全船线型进行优化设计.通过将改良船型的阻力性能、船体线型和基于Michell积分法的优化计算结果相比较,证实了在相同的设计参数和约束条件下,采用Rankine源法进行船型优化结果更可靠.     

局部气垫双体船阻力性能及片体间距优化研究

基于流体计算软件STAR-CCM＋,使用VOF法模拟自由液面,联立求解N-S方程及运动方程,并结合湍流模型RNGk-ε及DFBI六自由度模型,对局部气垫双体船型阻力性能进行数值模拟计算,计算结果与船模水池试验结果吻合,精度可信,验证了此该数值方案的可行性.在此基础上,针对局部气垫双体船的片体间距对阻力性能的影响进行数值仿真计算,并对结果进行对比分析,得到了不同片体间距下的阻力变化趋势.针对该局部气垫双体船,综合考虑越峰性能及高速段、低速段阻力性能对片体间距进行选取,认为0.34m的片体间距较为合理.文中使用的CFD方法能够有效模拟局部气垫双体船的阻力性能,可用于船型优化设计.     

穿浪双体船的阻力分析与船型优化

以海峡号高速双体船为参考船型,通过运用MAXSURF建立双体船模型,分析对比不同傅汝德数影响下的阻力变化曲线,并分析不同片体中心距k/b及长宽比L/b下的双体船阻力,得出兴波阻力及其干扰因子变化规律。选出合适的k/b和L/b值,进行双体船船型优化。     

适装T型翼的三体船阻力性能研究

为了考察T型翼与船体之间的耦合作用对三体船阻力性能的影响,在三体船中体上选择了3个纵向安装位置、2种水平翼距船底基线高度以及3种水平翼迎流攻角情况、共18个工况进行数值模拟和模型试验,探讨了适装T型翼对三体船阻力性能的影响规律,确定了在三体船上安装T型翼的较佳位置.     

基于NURBS高阶面元法的浅水船舶兴波阻力计算

实现了一种船舶兴波阻力和兴波波形的数值计算方法，将CFD与CAD技术联系在一起，应用NURBS曲面造型技术将船体曲面表达为统一的数学模型，使性能计算的真实物面条件得以满足，应用高阶面元法数值模拟单、双体船在浅水航道中定常直航状态下的兴波阻力与兴波波形，并与瑞典ShipFlow软件的计算结果进行比较分析，表明该方法是可行的．     

基于势流理论的集装箱船型球首优化设计研究

带球首船型的降阻效果已被许多理论和实践所证实,然而要确定球首的大小和位置却比较困难,为了快速、准确地获得阻力性能优良的船型,以势流兴波阻力Rankine源法为基础,结合非线性规划法中的SUMT内点法进行船型优化设计.选取某集装箱船型为初始船型,对其首部进行三种改型,然后分别对其改型区域进行优化设计,得到三个带球首的改良船型.通过分析改良船型的阻力性能和球首形状,表明不同球首的降阻效果,从而为理论确定球首的大小和位置提供有益的借鉴,这一设计思想也可以改变已往大多凭经验和试验来设计球首.     

无人艇三体船体建模与加工制造

以潜浮式无人艇船体结构为研究目标,采用Solidworks软件建模设计了符合项目需求的无人艇三体船体结构,提出了三体结构加防撞框架的船体结构,制定了合理三体船体制造方案,选择了合理的毛坯材料,分析了主船体内圆面的加工工艺和副船体的制造过程,完成了无人艇船体的总成.通过充压试验验证,确保船体结构良好的密封性能.     

基于CFD的多用途船纵倾优化

船舶阻力性能优化中,通过调整船舶纵倾值进行装载优化的方法成果显著且易于实施。选取30000DWT多用途船为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)软件(STAR-CCM+)对目标船的静水阻力进行预报,数值计算结果与船模试验数据进行对比分析,验证网格划分、数值计算相关设置的准确性。在此基础上对船舶纵倾优化进行研究,计算不同纵倾角、不同航速下的船舶阻力,得到相对于设计吃水下的阻力变化曲线及减阻效果。结果表明在设计载重量和航速下运营,其最佳纵倾角度为尾倾0.55°左右,减小船舶总阻力约1.5%。     

操纵运动船体三维粘性流场及水动力计算

船舶与土木工程系邹早建教授主持的科研项目“操纵运动船体三维粘性流场及水动力计算”,得到教育部资助. 项目简介如下. 1. 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 项目研究的目标是通过对操纵运动船舶三维粘性流场及水动力数值计算方法的研究,开发出一套操纵运动船舶三维粘性流场及水动力计算的计算机软件.研究内容包括：采用RANSE对作操纵运动船舶的粘性流动进行数值计算,以便精确地预报定常斜航和定常回转情况下的复杂流动现象,如三维流动分离和分离涡,精确地预报操纵运动船舶的水动力;开发出操纵运动船舶粘性水动力计算的CFD程序,并对CFD计算的不确定性和有效性进行分析. 项目拟解决的关键问题主要有四方面,首先是如何生成高质量的计算网格问题;第二是湍流模式的选择与应用问题;第三是如何在计算中计及自由面兴波影响;最后是数值特性分析与计算结果的可视化问题. 2. 项目特色与创新之处 项目属于应用基础研究,其创新之处体现在如下几方面：研究网格拓朴结构、网格-类型与数值结果的依赖关系;复杂几何结构（如船体、附体）分区结构网格生成;湍流模式的选择与应用;三维RANSE的离散求解和粘性数值方法特性分析等. 科技处（余区办）章爱武     

小型悬挂吊舱惯导无人船系统的设计与研究

为了进一步提高无人救生船的工作效率,鉴于当前无人船导航系统的局限性,本文设计了MEMS和卫星组合的导航系统,同时搭载小型悬挂吊舱,以实现无人救生船在复杂海洋环境的精准定位和精准转舵.还开发了远程控制界面,对无人船的航行、电量进行监控和管理,为长时间搜寻海上目标提供可靠的动力保障.最后搭建了无人救生船运动可视化仿真平台进...     

面向气动性能的高速列车头型多目标优化设计

将气动阻力和气动升力作为优化目标,对高速列车头尾几何外形进行多目标优化设计.选取列车头尾横向、纵向、垂向三个方向共8组节点位置作为设计变量,利用网格变形技术得到需要进行仿真的样本.采用Fluent软件对3节编组高速列车在明线上运行的周围流场进行仿真计算,并得到其气动阻力和气动升力特性.通过响应面方法构造这两种气动特性对设计变量的响应关系,对其进行多目标优化设计得到优化后的列车外形,其气动阻力降低13.66％,且气动升力有效减小至1.46 N.     

基于FLUENT软件的小水线面双体船粘性流数值模拟

利用计算流体力学商业软件FLUENT对一实尺度小水线面双体船(SWATH)数学船型的粘性绕流进行了数值模拟，得到了不同航速下的船体表面总压力、表面剪切应力分布和相应的粘性阻力系数；将各航速下的粘性阻力计算结果和经验公式估算结果作了比较，验证了FLUENT用于计算小水线面双体船三维粘性流和粘性阻力的有效性．     

高速磁浮列车气动阻力性能数值模拟与参数化评估

基于粘性流体力学理论,按三维可压缩粘性流对具有流线型头部形状的TR08列车以及通过变化流线型头部纵剖面高度或流线型头部长度设计出的4种新头型列车的周围流场进行了数值模拟。为评估不同流线型头部外形的气动阻力性能,定义了表示其形状特征的整体长细比作为评估依据,综合考虑了流线型头部水平投影形状和纵向对称面投影形状对气动阻力性能的影响。通过对5种不同头型列车的模拟结果进行对比分析,得出了流线型头部外形对气动阻力性能影响的规律:随着流线型头部长度增加,气动阻力降低,而中间车阻力变化不大;在头部流线型长度相当的情况下,纵剖面轮廓线上凸的头车气动阻力比下凹的小,而尾车气动阻力大。计算得到的不同流线型列车的整体长细比大小排序与其气动阻力系数排序完全一致。分析结果表明,增加流线型头部长度是减小气动阻力的有效途径;整体长细比能较好地反映流线型头部对列车气动阻力性能的影响。     

双体抛石工程船结构有限元分析

采用结构有限元程序对一艘现有驳船改造为双体专用抛石工程船的设计方案进行了多工况的应力和变形的计算与分析，不仅给出了双体工程舱的总体应力和变形分布规律，还对连接桥和驳船体相连接部位的局部应力分布和应力集中进行了分析，为双体抛石船的片体改造设计和连接桥结构设计提供了依据．     

影响高速三体船连接桥砰击压力峰值因素研究

船舶的砰击问题是一个包含动边界、结构-空气-水三者耦合的非线性、非定常问题,一直是船舶领域研究的前沿热点.新船型高速三体船的砰击问题与常规单体船不同,除了主船体底部砰击外还包括连接桥砰击,这使高速三体船的砰击问题更为复杂.文中利用LS-DYNA仿真软件建立高速三体船结构二维有限元模型,计算其入水过程中连接桥的砰击问题.计算中考虑高速三体船的空气层、结构质量、连接桥宽度和主船体的舭升高角度因素对连接桥砰击压力峰值影响.通过分析,得出各个因素对高速三体船连接桥砰击压力峰值的影响规律.     

队列行驶三辆汽车外流场的数值模拟

以智能车辆的MIRA简化模型作为研究对象,在自动控制的前提下,采用移动地面边界条件,对单车和队列行驶状态下的汽车外流场进行了数值模拟研究.分别获得了单车和各种行驶工况下的三辆汽车对称面的压力分布,队列行驶三辆汽车的压力分布与单车的压力分布相似,但是后两车前部的正压区明显减弱.对于等间距和不等间距2种行驶情况,改变车辆之间的距离来模拟多种状态.气动阻力的对比分析说明:队列行驶的三辆汽车,后两车的气动阻力都低于前车的气动阻力,而且平均气动阻力与单车相比均有了一定程度的降低.通过间距的改变分别进行数值模拟,获得了间距对前后行驶三辆汽车气动阻力影响的规律,为以后队列行驶的深入研究奠定了基础.     

队列行驶三辆汽车外流场的数值模拟

以智能车辆的MIRA简化模型作为研究对象,在自动控制的前提下,采用移动地面边界条件,对单车和队列行驶状态下的汽车外流场进行了数值模拟研究.分别获得了单车和各种行驶工况下的三辆汽车对称面的压力分布,队列行驶三辆汽车的压力分布与单车的压力分布相似,但是后两车前部的正压区明显减弱.对于等间距和不等间距2种行驶情况,改变车辆之间的距离来模拟多种状态.气动阻力的对比分析说明:队列行驶的三辆汽车,后两车的气动阻力都低于前车的气动阻力,而且平均气动阻力与单车相比均有了一定程度的降低.通过间距的改变分别进行数值模拟,获得了间距对前后行驶三辆汽车气动阻力影响的规律,为以后队列行驶的深入研究奠定了基础.     

桥梁桩长计算中的负摩阻力分析

阐述了桥梁桩基负摩阻力产生的原因,分析了桩基中性点位置确定、负摩阻力计算等问题,并提出了10条有效减少负摩阻力的措施。这对桥梁桩基设计时正确确定负摩阻力具有特别重要的意义。