喷水推进船转弯过程中的喷泵性能研究

建立了喷水推进系统和船体转弯操纵的稳、动态数学模型。并考虑喷泵汽蚀的影响，对喷水推进船转弯过程中的喷泵工作状况进行了研究，为喷水推进船确定合理的转弯操纵方法提供了依据．研究内容包括不同初始航速下所有喷泵大舵角转弯、高初始航速下部分喷泵转弯和高初始航速下所有喷泵小舵角转弯这几种转弯方式下喷泵的工作状况．对计算结果进行分析后认为在非紧急情况下高航速时用部分泵实现转弯是最合适的转弯方式．     

加导叶喷水推进器水动力特性研究

用数值方法计算了加导叶喷水推进器的水动力特性.在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上建立不可压缩流体的积分方程,以SIMPLE为基本算法,结合速度修正方程和压力修正方程,求解喷水推进器的内部速度场和压力场,采用基于二方程雷诺数时均方程方法研究喷水推进的湍流模型.用数值方法建立喷水推进器的三维数学模型,用混合网格布置方法提高计算精度.分析了不同流量下加导叶喷水推进器的流量和扬程、功率和效率的关系.     

喷水推进器进水流道内流场数值模拟与分析

进水流道是喷水推进系统的关键部件之一,该部件性能优良与否直接影响到整个喷水推进系统工作性能的优劣．考虑到船底边界层对进水流道来流动量和动能的影响及喷水推进器各部件的相互作用,合理界定了喷水推进器数值计算所需的流场控制体,联用六面体结构化网格和四面体非结构化网格进行区域离散,选择κ-ε两方程湍流模型封闭RANS方程,采用稳态多参考系方法计算求解．分析和比较了船的航速和喷泵的转速对进水流道内流场的速度和压力分布的影响,评估了进水流道的出流均匀度、唇部最小压力点位置的偏移、空化可能性等多方面的性能．研究发现：航速的增加使流道出流变的不均匀,使唇部最小压力点的位置向下偏移;进水流道的出口、唇部和斜坡处是易发生空化的地方,应保证所在运行工况的三处静压力最小值均大于空化临界静压力值．     

受电弓气动特性随列车时速及工作高度变化规律的数值分析

基于三维定常不可压缩N-S方程和k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法,对1600和2800 mm升弓高度下受电弓不同时速的气动力进行数值模拟,得到受电弓在开口运行时的气动抬升力.计算结果表明:受电弓在工作高度2800 mm时仿真结果与风洞试验结果较为一致,误差保持在10％以内.受电弓由工作高度2800降低至1600 m...     

高速列车转向架空气阻力的数值模拟

为了研究转向架的空气阻力特性,建立了列车空气动力学模型.基于三维定常可压缩N-S 方程和k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法对速度为400 km·h-1的高速列车空气动力学性能进行了数值模拟,分析了车底结构对转向架气动力的影响.研究结果表明:转向架区域的流场结构非常复杂,转向架前后都会有漩涡形成;高速列车各转向架所受气...     

制造超差对喷水推进器水动力性能影响的CFD分析

采用计算流体力学方法对喷水推进器水力性能进行了预报,以判别制造过程尺寸超差对喷水推进器水动力性能的影响.建立由喷水推进器内流场与船体外流场构成的计算区域,用6面体结构化网格划分泵内流场,采用4面体网格对进水管道和船底区域进行划分.对整个喷水推进系统的三维粘性湍流流场进行了数值计算.计算结果既可用于分析喷水推进器内部流场的流动细节,也可用于推力、功率、效率等外特性参数的预报.     

叶顶间隙对喷水推进水力性能的影响

分别以设计参数相同的混流式喷水推进泵与轴流式喷水推进泵为对象, 基于剪切应力运输湍流模型、隐式多网格耦合算法与全结构化网格, 对4种不同叶顶间隙的水力性能进行数值模拟, 分析了叶顶间隙对喷水推进水力性能的影响, 研究了叶顶间隙影响程度与喷水推进器类型的关系。研究结果表明: 2种喷水推进泵的扬程、效率均随叶顶间隙增大而减小; 随着叶顶间隙的增大, 混流泵消耗功率先增大后减小, 当叶顶间隙为1.3mm时消耗功率最大, 而轴流泵消耗功率单调减小; 混流泵叶顶间隙变化引起的喷泵效率改变量不受流量影响, 而轴流泵效率变化量随流量增大而增大, 以较大叶顶间隙为基准, 且叶顶间隙变化量相同时, 混流泵效率变化较大, 轴流泵效率变化较小; 混流泵与轴流泵性能存在差异的主要原因是外形结构不同导致间隙涡对叶顶间隙泄流的作用大小不同; 当叶顶间隙由0.7mm增大至1.6mm时, 2种喷水推进器推力效率变化量在1%以内; 随着叶顶间隙的增大, 2种喷水推进器消耗功率的变化趋势与喷水推进泵相同, 且轴流式喷水推进器总推力、功率变化幅值大于混流式, 即混流式喷水推进器对叶顶间隙变化的适应性更好。      

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.     

高速列车底部结构参数对气动噪声影响规律

为更好地开展高速列车气动降噪设计，建立了高速列车头车第一组转向架区域的6参数模型，采用计算气动声学和拉丁超立方抽样实验所设计的方法，得到了13个参数化模型的远场气动噪声、转向架舱内湍流脉动功率级和声功率级，并分析了底部结构参数对远场和近场气动噪声的影响规律.结果表明：底部结构参数对远场噪声影响范围为75.4～78.9 dB(A)，裙板高度、排障器厚度、转向架舱后缘倒角和舱长度与远场噪声为负相关，舱前缘倒角、排障器前缘夹角与远场噪声为正相关，底部结构参数的变化主要影响中心频带315～1 250 Hz间的噪声能量；排障器厚度和前缘夹角与远场噪声、舱内湍流脉动功率、声功率均为负相关；裙板高度和远场噪声、舱内湍流脉动功率级为负相关，与舱内声功率为正相关.     

雷诺数相似喷水推进船模预报实船推进性能

通过在数值计算中调整流体粘度系数,实现缩尺船模与实船雷诺数相似,进而消除尺度效应的影响.在弗劳德数0.15~0.41范围内,雷诺数相似船模方法预报实船阻力与模型试验外推值差别在5%以内;在波形与伴流场的比较中,雷诺数相似船模方法与实尺度计算方法预报结果基本一致.数值计算表明对于缩尺比为30的模型泵与实泵效率差别在11%~17%,而雷诺数相似模型泵效率计算值与实泵计算值差别在1.5%以内,表明通过雷诺数相似模型泵能够较好预报实泵性能.文中比较了模型雷诺数与实尺雷诺数下喷水推进器的性能变化,分析了喷水推进自航试验中可能产生的误差.通过雷诺数相似船模数值自航预报阻力、推力、推进效率与实尺度计算的比较,表明了雷诺数相似船模方法能够较好预报实尺度喷水推进船的推进性能.     

悬浮隧道锚索涡激疲劳损伤分析

为了评估水中悬浮隧道锚索涡激疲劳损伤,根据Hamilton原理,考虑附加质量对锚索动力特性的影响,应用模态叠加法,引入Blevins升力模型和Vengugopal阻尼模型,计算了升力系数和无量纲模态振幅;通过疲劳累积损伤理论和S-N疲劳曲线,计算了锚索涡激疲劳损伤.研究结果表明:低质量比（m*m*>10）时,附加质量系数的影响可以忽略;锚索长细比大于100时,锚索涡激振动表现为多模态谐振;利用本文提出的方法可以较为准确地计算锚索涡激疲劳损伤,文中算例计算结果与物理实验结果比较发现,计算误差在5%的范围内.      

顺向斜风作用下桥面运动车辆气动特性试验研究

顺向斜风对行车安全的影响不容忽略,为考查顺向斜风对运动车辆气动特性的影响,采用移动车辆模型风洞试验装置,针对缩尺比为1/20的车辆和桥梁模型,测试了顺向斜风作用下运动车辆的气动特性,讨论了风速、风向和风屏障等因素对移动车辆气动特性的影响. 结果表明:移动车辆的五分力系数在不同风速时吻合较好;侧向阻力系数、升力系数和点头力矩系数随着合成风偏角的增大而减小;风偏角较小时,风向角对车辆的升力系数有较明显的影响;风屏障使车辆的气动力系数接近0,且明显地改变了车辆气动力系数随风偏角的变化规律;设置风屏障后,车辆阻力系数的变化率受风偏角、车速和风速等条件的影响.      

Comparison on hydraulic characteristics between orifice plate and plug

Orifice plate energy dissipater as well as plug energy dissipater, as a kind of effective energy dissipater with characteristics of simple structure, convenient construction and high energy dissipation ratio, has become welcomed more and more by hydraulics researchers. The two kinds of energy dissipaters with sudden reduction and sudden enlargement forms are similar in energy dissipation mechanism, but there are differences in energy dissipation characteristics and cavitation characteristics. In the present paper, the differences between orifice plate and plug in energy loss coefficient, relating to their energy dissipation ratio, in the backflow region length, relating to their energy loss coefficient, and in the lowest wall pressure coefficient, relating to their cavitations risk, were analyzed by numerical simulations and physical experiment, and their features in above three aspects were also revealed. The results of research in the present paper demonstrate that the backflow region length of orifice plate is longer than that of plug at the same contraction ratio, the lowest wall pressure coefficient of plug is smaller than that of orifice plate at the same contraction ratio, and the energy loss coefficient of orifice plate is bigger than that of plug, which illustrates that plug is superior to orifice plate in resistance cavitation damage at the same contraction ratio.     

高速列车气动性能低温风洞试验

采用低温风洞试验对比了中国高速列车HST、法国高速列车TGV和德国高速列车ICE3的气动性能; 基于EN 14067和TSI标准在铝质材料模型上测试了不同侧偏角下列车阻力、升力和倾覆力矩; 利用粒子图像测速技术测量了列车周围流场, 得到了高速列车与空气的相互作用机理和气动现象; 采用计算流体力学方法模拟了高速列车实际运行情况, 并与低温风洞试验流场测试结果进行了对比。研究结果表明: 0°~10°侧偏角下列车阻力系数绝对值从大到小依次为HST、ICE3、TGV, 侧偏角为0°时, 3种列车的阻力系数分别为0.223、0.166、0.140;0°~5°侧偏角下列车升力系数绝对值从大到小依次为TGV、ICE3、HST, 且数值均接近0, 其中ICE3、HST为正升力, 列车受压向轨面力, TGV为负升力, 列车受上浮力; 0°~5°侧偏角下列车倾覆力矩系数绝对值从大到小依次为TGV、HST、ICE3, 侧偏角为0°时, 3种列车倾覆力矩系数分别为0.021、0.019、0.011;HST高速列车由于头部双层造型设计, 在头部曲面过渡处出现流动分离, 增大了列车摩擦阻力和压差阻力, 导致列车阻力系数比TGV和ICE3偏大一些, 但阻力系数在高速列车头型设计技术要求限值0.25之内, 且升力和倾覆力矩性能较好, 列车具有良好的稳定性, 满足高速列车头型气动设计的工程需求。      

基于不同外形参数模型的汽车外流场仿真

运用三维建模软件建立某型汽车的CAD模型,并基于知识工程模块设置一组影响汽车空气动力学的参数:前风窗角(FWW)、后风窗角(BWW)、接近角(AFA)、离去角(DRA),通过改变这些参数得到8种不同的汽车模型;将得到的参数化模型运用计算流体力学(CFD)软件Star - ccm+对其进行空气动力学模拟分析,模拟出不同参...     

移动地面条件下的微型车外流场数值模拟研究

为研究地面边界条件对汽车外流场数值模拟的影响,制定了两种方案对某微型车进行数值模拟计算,并对结果进行分析．研究表明：不同的地面边界条件对汽车的底部流场有很大的影响,而对上部流场影响不大;不同的地面边界条件对汽车的气动升力和前轮的升力影响很大,对气动阻力和后轮升力影响较小;在汽车的外流场数值模拟中,采用移动地面条件可以提高数值模拟的精度．     

Synergetic Optimization of Missile Shapes for Aerodynamic and Radar Cross-Section Performance Based on Multiobjective Evolutionary Algorithm

IntroductionIt is well known that the aerodynamic perfor-mance depends on the shape of missiles. And sodoes the electromagnetic performance( radar- ob-servable) of missiles. The aerodynamic design ofsuch missile must account for high ratio of lift todrag as well as enough stability.As for the elec-tromagnetic performance should be considered,theaerodynamic specialist may have to reconcile therequirements of his best aerodynamic designagainst the electromagnetic requirements of a RCSspecialis…     

Design of Wind Turbine Blade for Solar Chimney Power Plant

Aiming at the global efficiency of solar chimney power plant (SCPP), we design a wind turbine generation device to elevate its electricity generating efficiency. Based on wind power utilization theory, a new method is proposed to design a type of wind turbine blade for SCPP. The lift and resistance coefficients on different Reynolds numbers of NACA4418 airfoil, which is suitable for experimental solar electricity generation system, are determined by Profili-V2.0 airfoil design software, a program written in Matlab to calculate chord length of the airfoil. The optimization is conducted by class-shape-transformation (CST) parameterization method and Xfoil software. An airfoil design program is designed on the basis of blade element theory and attack angle with the highest lift coefficient to iteratively determine the inflow angle and setting angle. Prandtl’s tip-loss factor is applied to correct the setting angle, after the airfoil data are input into AutoCAD to build an airfoil model which is then imported into Solidworks to draw blades. A new way is put forward to design wind turbine blades in SCPP.     

Characteristics of flow field around an underwater projectile with natural and ventilated cavitation

The present simulation investigates the multiphase cavitating flow around an underwater projectile. Based on the homogeneous equilibrium flow assumption, a mixture model is applied to simulate the multiphase cavitating flow including ventilated cavitation caused by air injection as well as natural cavitation. The transport equation cavitating model and a local linear low-Reynolds-number turbulence model are incorporated to the equation system. The calculations are executed based on a suite of computational fluid dynamics code. The hydrodynamics characteristics of flow field under the interaction of natural cavitation and ventilated cavitation are analyzed. The results indicate that the ventilated cavitation numbers and the drag coefficient are relative to the natural cavitation numbers and gas flow rate in the multiphase cavitating flows.     

回热器对跨临界CO2热泵系统性能的影响

为了研究跨临界CO2热泵热水系统中,回热器传热面积对系统性能的影响,在不同的制冷剂充注量条件下实验研究了CO2热泵系统的性能.实验中,通过调节变频压缩机频率与电子膨胀阀开启度,保持了一定的制热量与蒸发器出口过热度.实验结果表明:在最佳制冷剂充注量条件下,随着回热器传热面积的增加,压缩机的压缩比下降,排气温度与吸气温度上升.采用回热器可以提高系统的最大制热系数,当回热器的无量纲传热面积为0.2时,可使最大制热系数提高约3.2%～5.1%.