水下发射气幕提前喷射时间对载荷影响仿真研究

建立结构网格和流场网格耦合的航行体出筒过程气幕降载计算模型。通过有/无气幕工况的计算对比,发现气幕提前喷射时机对降载效果影响较大。通过对气幕提前航行体发射0.25 s、0.5 s和0.72 s工况的计算,发现航行体横向载荷随着提前喷射时间延长,呈现先降低后升高的变化规律,选择最佳喷射时机可提高降载效果。该规律可用于指导气幕降载工程设计。     

特种气幕降噪技术研究

气幕技术在现代舰船隔声降噪等方面有着广泛的应用,然而,现有的气幕技术在应用中存在次生暴露、尾流加重等问题。文中提出了研制特种自消隐气幕的新思想,并开展了初步的技术研究。     

氮气发生器周边气幕的研究

氮气发生器气体泄漏后聚集会形成安全隐患,需要在周边设置气幕,以将其与机舱环境隔离.该文采用数值模拟方法,分析气幕装置出风口风速对氮气发生器周边流场的影响.研究结果表明:气幕装置送风2风速6.5 m/s时,机舱底部处的气幕阻隔效果不佳,气幕装置内部存在气体滞留区域.调整送风2速度至8 m/s时,增加了气幕阻隔效果;同时,调整气幕装置内部中心区域中心高度,可以有效减小涡旋对气幕的影响.     

气幕防波堤设计

本文介绍气幕防波堤消波机理与设计原理,根据Kurihara水槽试验和现场测试的结果,提出供气量计算方法,为气幕防波堤的设计提供参考.     

船舶气幕减阻技术现状及研究展望

船舶减阻技术一直备受关注,气幕减阻技术是其一个重要发展方向。在综述了国内外气幕减阻技术现有研究的主要实验和理论成果的基础上,分析了存在的主要问题,特别是对军用舰船存在的次生暴露、尾流加重等严重问题。为此,有针对性地提出了研制特种自消隐气幕的新思想,并提供了可行的研究思路和实现方案。     

船舶特种气幕减阻技术原理研究

为克服现有备受重视的气幕减阻技术应用于军用舰船所存在的次生暴露、尾流加重等严重问题，开展了新型的船舶特种自消隐气幕减阻技术研究。分别介绍了特种自消隐气幕的设计思想和化学反应原理，并以实验验证了特种气幕自消隐的可实现性。研究成果有利于改善气幕减阻技术在现代军用舰船上的推广应用。     

舰船结构气幕减振的模型试验研究

本文介绍和讨论了舰船结构气幕减振的模型试验研究。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,6种喷气流量,2种水流速度的选择组合,研究气幕对船模自由振动,强迫振动和振动阻尼的影响,通过对试验结果的分析整理,得到了一些重要的结论,试验表明,气幕对舰船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。     

舰船特种自消隐气幕技术研究

气幕技术在现代舰船的减阻和隔声降噪等方面均具有广阔的应用前景,而现有气幕技术使用中存在次生暴露和尾流加重等严重不足。为进一步改善气幕技术在现代舰船上的推广应用,本文提出了一种研制特种自消隐气幕的新思路,从其设计的基本思想、化学反应原理等方面开展了初步研究,并以实验验证了它的可实现性。     

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。     

反鱼雷硬杀伤水下爆炸载荷仿真

水中爆炸冲击波对鱼雷进行爆炸冲击毁伤,是拦截鱼雷的主要手段.从炸药包起爆开始,用有限差分方法对无限均质水介质中球形药包起爆后激发的冲击波载荷进行了数值仿真,并用实验数据对计算结果进行了对比验证,结果表明方法合理可行.该技术能为今后开展水下爆炸对鱼雷杀伤能力的仿真与评估研究提供技术支撑.     

喷水推进轴流泵的自动建模与数值模拟

作为喷水推进器的核心部件,轴流泵具有推进效率高、抗空化(汽蚀)能力强、噪声低等优点.为实现喷水推进轴流泵的三维模型自动生成,以FORTRAN为编程语言,完成了轴流泵叶轮的参数化自动建模.本文运用计算流体动力学CFD软件--FLUENT基于雷诺N-S方程和标准k-ε紊流模型及SIMPLE算法对该泵内部流场及相应运行特性进行了三维数值模拟,并基于模拟结果对其水力性能进行了预测,计算结果与实验结果吻合良好.该工作为喷水推进轴流泵的水力设计及性能改进提供了参考.     

水下航行体降噪艉翼填角的数值模拟与试验研究

为降低水下航行体噪声,研究了艉翼填角的降噪效果。分析了水下航行体艉翼接合部马蹄涡影响螺旋桨伴流场的特征,认为马蹄涡对水下航行体噪声产生了不利影响。针对某无人水下航行体(UUV)设计了一种艉翼填角,运用CFD方法对该艉翼填角优化螺旋桨伴流场的效果进行了数值模拟,结果显示伴流场轴向速度的周向不均匀度系数下降35%-62%。将艉翼填角应用于该UUV,开展航行辐射噪声测量试验,结果显示艉翼填角使UUV航行噪声总声源级降低3.4 d B,尤其对低频噪声抑制较好。     

水下航行器内孤立波载荷形成机理数值模拟研究

弄清水下航行器内孤立波载荷形成机理是分析内孤立波对航行性能影响和控制研究的基础和前提。采用数值模拟方法深入分析模型位于内孤立波波面上方、穿越波面、位于波面下方3种情形下,模型受内孤立波流场水动力作用和分层密度差静力作用过程,对比不同潜深时纵向力、垂向力和俯仰力矩特性差异。研究表明,穿越波面的情况下,模型所处的流体密度变化,起了决定性作用,垂向力比纵向力大一个量级;穿越波面时,艏艉浮力不平衡,俯仰力矩有极大值和极小值出现;模型始终位于波面上方或下方时,受内孤立波流场的影响,其水动力性能也产生了明显的变化。     

一种考虑尾空泡影响的航行体流体动力数值仿真计算模型

文章针对水下垂直发射航行体,建立了一种考虑尾空泡影响的定常水动力数值仿真计算模型,分析了尾空泡对轴向力、附加力及俯仰阻尼力矩的影响。将仿真获得的考虑尾空泡影响的定常水动力系数代入理论弹道模型,预示水下弹道。计算结果表明,采用文中的考虑尾空泡模型及相应的流体动力求解方法获得的流体力系数,用于预示航行体运动参数的变化规律与模型弹射试验结果一致性较好。     

水轮机影响域的数值仿真计算

运用CFD方法,建立潮流能水轮机分析模型,采用MRF(多参考系)模型和滑移网格技术对水轮机进行水动力性能的模拟计算,验证了CFD方法预报水轮机性能的可靠性。初步总结水轮机在潮流中工作的水动力特性,并计算了水轮机间距对水轮机性能及尾流场的影响。结合Fluent后处理软件Tecplot对计算结果处理分析,得到水平轴水轮机在工作过程中对周围流场的影响。研究发现,当水轮机间距为2D时,水轮机相互影响较小,在水轮机尾后方4D处,速度基本恢复为来流速度。为海上可再生能源试验平台的概念设计提供了参考和指导,为平台总布置设计提供了有意义的理论基础。     

水下航行体垂直发射筒口压力场 L/E耦合数值模拟

采用 Lagrange 结构网格和 Euler 流场网格（L/E）耦合的数值仿真方法,对潜射航行器出筒后筒口压力场进行三维数值仿真分析。计算模型考虑海水的横向来流和航行体出筒过程对筒口气泡脉动的影响。仿真计算获得了筒口压力场气泡脉动主要特征,试验与计算的2个主要压力波峰曲线形状基本一致。通过对比计算表明,考虑横向流作用可以有效减少筒口压力场计算偏差。本文的计算方法及结论可为发射筒口压力场分析提供有益指导。     

Long-term correlation structure of wave loads using simulation

This paper proposes a new method for combining the lifetime wave-induced sectional forces and moments that are acting on the ship structure. The method is based on load simulation and can be used to determine the exceedance probabilities of any linear and nonlinear long-term load combination. It can also be used to determine the long-term correlation structure between these loads in the form of the long-term correlation coefficients. They are essential part of the load combination procedures in design and strength evaluations as well as in the fatigue and reliability analysis of ship structures.The simulation method treats the non-stationary wave elevations during the ship’s entire life (long-term) as a sequence of different stationary Gaussian stochastic processes. It uses the rejection sampling technique for the sea state generation, depending on the ship’s current position and the season. Ship’s operational profile is then determined conditional on the current sea state and the ship’s position along its route. The sampling technique significantly reduces the number of sea state-operational profile combinations required for achieving the convergence of the long-term statistical properties of the loads. This technique can even be used in combination with the existing long-term methods in order to reduce the number of required weightings of the short-term CDFs. The simulation method does, however, rely on the assumption that the ship is a linear system, but no assumptions are needed regarding the short-term CDF of the load peaks.The load time series are simulated from the load spectra in each sea state, taking into account the effects of loading condition, heading, speed, seasonality, voluntary as well as involuntary speed reduction in severe sea states and the short-crested nature of the ocean waves. During the simulation procedure, special care has been given to maintaining the correct phase relation between all the loads. Therefore, time series of various load combinations, including the nonlinear ones, can be obtained and their correlation structure examined. The simulation time can be significantly reduced (to the order of minutes rather than hours and days) by introducing the seasonal variations of the ocean waves into a single voyage simulation. The estimate of the long-term correlation coefficient, obtained by simulating only a single voyage with the correct representation of seasonality, approaches the true correlation coefficient in probability. This method can be applied to any ship and any route, or multiple routes as long as the percentage of the ship’s total lifetime spent in each of them is known.A study has been conducted to investigate the effects of ship type, route and the longitudinal position of the loads on the values of the correlation coefficients between six different sectional loads; vertical, horizontal and twisting moments, as well as shear, horizontal and axial forces. Three ocean-going ship types have been considered; bulk carrier, containership and tanker, all navigating on one of the three busy ship routes; North America-Europe, Asia-North America and Asia-Europe. Finally, the correlation coefficient estimates have been calculated for five different positions along the ship’s length to investigate the longitudinal variation of the correlation coefficient.     

艏喷管在全垫升气垫船上的设计与应用

全垫升气垫船垫态航行时,船体下部围裙形成的高压气垫将船几乎托离于运行表面,依靠空气螺旋桨向前推进。此时,阻尼小且低速时舵效差,抗侧风能力差且低速操纵性不佳。这是全垫升气垫船的不足之处,尤其在狭窄多湾河道和多风环境下使用时,该缺点尤为明显。为此,文中从气动力设计、装置实现及操控性等方面,系统研究了独立风机供气的艏喷管在气垫船上的设计与应用,后期的样艇航行试验也证实了装备的艏喷管已达到设计目标。     

舰载导弹烤燃数值模拟研究

介绍了舰载导弹发射舱相邻舱室起火时火源对舱内导弹的烤燃研究方法,分析了影响烤燃过程的各种因素,建立了一般烤燃传热数学模型,模拟计算了某型导弹烤燃时间—温度的变化过程。提出了改进发射舱内热安全性设计的具体建议,具有工程应用价值。