烟囱热排烟对舰船甲板风下洗影响的大涡模拟

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究迎面来风条件下、烟囱热排烟对舰船甲板风下洗气流的影响,得到舰船飞行甲板上空下洗与航向、横向速度随时间的变化。较无热烟气排出,热排烟使飞行甲板上方的下洗速度时均值减小,其脉动幅度增加;飞行甲板上距离机库门相同的位置上,越靠近首尾对称面,热排烟对下洗速度的影响越大;越靠近舰尾区域,热排烟对飞行甲板风下洗速度的影响越小。     

水面舰船风尾流效应减弱的模拟研究

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究了在机库门上方加设一斜板扰流器对正向风条件下水面舰船风尾流的影响,得到了斜板不同倾角下飞行甲板上方及舰船后方的流场结构。加装扰流板将增加飞行甲板上方区域的湍动能,扰流板倾角为30°和60°时,将减小飞行甲板上方区域左右两侧的最大湍动能。加装否扰流板和扰流板倾角大小,对飞行甲板上方显著湍动能出现的时间间隔影响不大。扰流板倾角为60°和30°时,飞行甲板上方区域航向速度与不加装扰流板差异不大;扰流板倾角为0°时,则航向速度明显增加;而扰流板倾角为90°时,则航向速度有所减小。当扰流板倾角为0°时,飞行甲板上方区域垂向速度分布与无扰流板时没有多少不同,当扰流板存在一定倾角时,机库门附近区域的下洗速度较无扰流板时有所下降,倾角为60°时下洗速度下降最明显;扰流板倾角对飞行甲板上方的下洗速度区域大小影响不大。     

航母甲板风的大涡模拟

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究了航母甲板风的运动规律,得到了甲板上方及航母后方空气胀量、压力和垂向速度随不同来流速度的变化关系。迎面风使航母甲板前沿出现上升气流,甲板前中部出现下洗气流,随着来风速度的增加,该上升和下洗气流速度的绝对值增大;迎面风使航母甲板上出现负压气流,随着来风速度的增加,该负压区域和负压值增加;迎面风使紧靠航母的尾流出现一个较大的负压区,随着来风速度增加,该区域最大负压的绝对值增大,而区域范围变化不大;航母尾部的负压区与"公鸡尾"气流效应区域基本重合。本文的研究结果对舰载飞机的安全着舰具有参考意义。     

基于相对熵排序的舰船甲板气流场评价方法

为有效开展对大型舰船甲板气流场的评估工作,提出一种基于相对熵排序的气流场评价方法。首先,数值模拟3艘国外大型舰船同一工况条件下的舰面空气流场状态,给出起飞、降落跑道气流场速度和甲板面压力变化等评价气流场的关键参数,然后,根据这些指标参数建立舰船甲板气流场的评价指标体系,其重要程度需依据相关领域的多位专家通过商讨后得出,最后,引入相对熵的概念改进传统的TOPSIS方法,对3艘舰船的气流场方案进行综合评价。应用实例表明,该方法可为舰船甲板气流场评价提供一种可行、有效的新途径。     

两种飞行甲板形式的舰船空气流场特性比较

搭载固定翼飞机的水面舰船受多种因素的影响,通常会采用多种飞行甲板形式,尤其是在没有配备弹射器但搭载有固定翼飞机的舰船上,是否采用滑跃式起飞甲板,采用后舰面空气流场会有哪些变化是在总布置设计必须要讨论的问题.本文通过在定常条件下,同一船型上采用的2种飞行甲板舰面布置方案进行了多个工况的空气流场模拟计算,对计算结果进行分析,观察模拟出的二维/三位流线形态,对舰船采用不同飞行甲板形式的气流场特性进行了初步的探讨.     

舰船直升机飞行甲板干粉灭火系统的应用及设计

根据舰船直升机飞行甲板易发生油类火灾的特点,结合干粉的灭火机理特性,分析干粉灭火系统对直升机飞行甲板扑灭油类火灾的适用性。结果表明:干粉灭火系统与水成膜泡沫系统联用,对于直升机甲板上油类火灾的扑灭可以取得较好效果。并且,根据干粉灭火系统在国内外舰船直升机飞行甲板的应用情况和相关规范规定,提出了舰船直升机飞行甲板干粉灭火系统的设计要点和使用要点。     

基于数值仿真和TOPSIS的舰船甲板流场质量分析

为了能够较便捷的对舰船甲板气流场进行评价,本文在数值仿真的基础上采用基于改进优劣解距离法(TOPSIS)对甲板流场进行排序。此外,评估了不同风向和风速条件下的流场,并与数值结果进行比较。结果表明,运用TOPSIS方法对SFS2舰船在不同工况下的流场质量进行优劣排序,可以得到与数值仿真相同的规律;在相同的相对风速下,关键点的侧风风速越大,流场质量越差;TOPSIS法的评估结果与研究关键点位置的选取有关。     

上层建筑形式及布局对舰船空气流场的影响

舰船上层建筑是诱发舰船舰面空气湍流的主要因素,对于具有全通飞行甲板的舰船,其岛式上层建筑的外形及布置则出现了多样化的趋势,对迎风方向后方的气流场形态势必会产生影响.为了解上层建筑外形及布局形式的变化对舰船空气流场,尤其是对舰载机起降影响的初步规律,通过定常同等试验工况条件下,建立多种形式的上层建筑以及变化研究模型上层建筑纵向的布置位置的数值三维模型,对5种模型分别进行数值模拟计算,分析和观察由此产生的气流场变化,对计算结果进行取值分析.通过各模型及原型舰模型间气流场特性的对比,所得出的有关结论与目前实际的舰船产品所采用的布置形式决策是一致的.     

取气位置对舰船甲板升温效果影响的实验研究

针对当前舰船甲板除冰技术普遍存在着费时、费力和危险性大等问题,提出基于舰船周围气流牵引式循环的甲板升温技术,研究取气位置对甲板平台区域升温效果的影响。对取气位置离甲板表面1、8和15 cm处进行升温效果的对比实验,结果表明:在水面与甲板表面的初始温差相同(5.5～5.6℃)的情况下,取气位置会明显影响甲板平台区域的升温效果;取气位置离甲板表面越远,甲板平台区域的升温幅度就越大,其升温效果也就越好。     

舰船气流场品质评估指标研究

舰船甲板气流场是载机舰船水线以上船体、上层建筑等的几何外形及布置设计的一个不能忽略的因素,它直接影响舰载机的起降安全。但目前还没有系统的舰船气流场品质评估指标。本文基于国内外舰船气流场研究成果,提出舰船气流场品质评估指标,主要包括速度大小和梯度、涡、湍流强度、频域谱等,并以一简化护卫舰模型(SFS)为计算对象,利用提出的评估指标对其进行评估,将数值模拟结果与试验进行对比,旨在为今后载机舰船气流场评估和水线以上船体外形及上层建筑设计提供借鉴。     

侧向风下航母甲板风涡流场的模拟研究

采用低马赫数假设下的气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究在侧向来风条件下,航母甲板风涡流场的特点。在侧向来风时,航母前部甲板上方压强时均值、变化幅度与周期差异不大;后部甲板上方压强时均值较前半部分略有增加,变化幅度和周期均有所增大。     

Analyzing the dispersion of cargo vapors around a ship’s superstructure by means of wind tunnel experiments

In a previous study, it was found that cargo tank operations like cleaning and venting, lead to higher cargo vapor concentrations around the ship’s superstructure. Can wind tunnel experiments confirm these findings? Is there an improvement when using higher outlets at high velocities compared to lower outlets with a low outlet velocity? Is there a relation between relative wind speed and measured concentration? These questions were investigated in the Peutz wind tunnel. By using a tracer gas for the wind tunnel experiments, concentration coefficients have been calculated for various settings. The study shows that using high-velocity outlets is an efficient way to keep concentrations as low as possible. The only exception is for relative wind directions from the bow. In this last case using a manhole as ventilation outlet leads to lower concentrations. With increasing wind speeds the building downwash effect resulted in higher concentration coefficients near the main deck. This study confirms our on-board measurements and suggests the lowering of the ventilation inlet of the accommodation, so that the high-velocity outlet can be used safely at all times.     

美国舰载航空甲板运动准则

介绍了美国舰载航空甲板运动准则的方法和形成历史,详细分析了相关准则数值的确定背景。通过对包括倾侧和配平在内的航空甲板姿态以及甲板风的限制进行讨论,给出了适于固定翼飞机弹射、回收和转运的新版甲板运动准则。     

基于排队论的大型舰船甲板弹射器数量研究

为明确大型舰船飞行甲板弹射器数量设计的理论依据,从调运指挥官的角度提出了"虚拟队列"概念,分析了其工作特点,对其工作模式进行了排队论建模.同时分析、建立了舰载机在弹射等待过程中的真实排队模型.忽略其它甲板因素的影响,基于排队论假设代入数值计算了不同弹射器数量对虚拟队列中舰载机的等待队长、系统等待耗时等关键指标的影响,使...     

深海载人平台舱室热特性的仿真与优化研究

建立了深海载人平台空调舱室传热过程的数学模型和MATLAB仿真程序,分析了典型航行工况下舱室隔热层厚度、空调设计风量及开启时长、舱内平均风速和舱内蓄热体蓄热能力4方面因素对舱内温度的影响,并根据计算结果提出优化建议。结果表明：通过调整隔热层的厚度可将定深作业阶段的舱内温度稳定在人员舒适范围,避免空调长时间运行；合理选择空调设计风量和下潜阶段的开启时长,既可以起到节能降噪的作用,又可以保证温度不超出允许范围；舱内平均风速的变化对舱内温度影响不大；增加舱内蓄热体总热容和传热面积,可以减小舱内温度波动。     

跨域无人平台水面垂直起飞动态特性数值模拟

[目的]旨在研究跨域无人平台从水面垂直起飞过程中平台的运动及动力学特性.[方法]采用黏流CFD方法结合重叠网格技术和多自由度DFBI(dynamic fluid body interaction)运动模型,针对跨域无人平台在水面垂直起飞至空中的跨域过程的动态特性,开展数值模拟研究.[结果]模拟结果显示:在垂直起飞过程中...     

机械排烟控制航母机库火灾烟气运动大涡模拟

航母机库火灾是影响航母安全的重要因素。为研究航母机库火灾防护与控制技术,采用低速气流运动控制方程组和湍流燃烧大涡模拟方法仿真分析机械排烟条件下航母机库油料火灾的蔓延与烟气运动规律。结果表明：针对本算例机库几何尺寸和油池火规模,机械排烟量介于300~600 m3/s,不仅会增高热烟气层高度、降低下层烟气温度,还会降低火源附近的热流密度;当机械排烟量不超过600 m3/s时,采用机械排烟对油池火蔓延的强化影响不显著;机械排烟使热烟气排出温度明显增加,选择风机需要考虑耐温要求。     

船舶结构气幕减振的模型试验研究

对船舶结构气幕减振的模型试验研究作了介绍和讨论。试验模型为铝质，平底，尖首，方尾，开口薄壁型船模，试验在循环水槽中进行，通过2种吃水，2种喷气孔径，5种喷气流量，2种水流速度的选择组合，研究了气幕对船模自由振动，强迫振动和振动阻尼的影响，试验结果表明，气幕对船舶结构的强迫振动响应有较大的抑制作用，有明显的降噪效果，气幕减振有重要的应用前景。     

PIV study of the effect of piston position on the in-cylinder swirling flow during the scavenging process in large two-stroke marine diesel engines

A simplified model of a low speed large two-stroke marine diesel engine cylinder is developed. The effect of piston position on the in-cylinder swirling flow during the scavenging process is studied using the stereoscopic particle image velocimetry technique. The measurements are conducted at different cross-sectional planes along the cylinder length and at piston positions covering the air intake port by 0, 25, 50 and 75 %. When the intake port is fully open, the tangential velocity profile is similar to a Burgers vortex, whereas the axial velocity has a wake-like profile. Due to internal wall friction, the swirl decays downstream, and the size of the vortex core increases. For increasing port closures, the tangential velocity profile changes from a Burgers vortex to a forced vortex, and the axial velocity changes correspondingly from a wake-like profile to a jet-like profile. For piston position with 75 % intake port closure, the jet-like axial velocity profile at a cross-sectional plane close to the intake port changes back to a wake-like profile at the adjacent downstream cross-sectional plane. This is characteristic of a vortex breakdown. The non-dimensional velocity profiles show no significant variation with the variation in Reynolds number.