水下高速射弹超空泡形态特性的数值模拟研究

基于均匀多相流假设,建立了水下射弹自然超空化流动的多相流CFD模型,分析了带圆锥和圆盘空化器头部2种高速射弹模型所产生的超空泡形态特性.仿真结果表明,圆盘头形空化器有利于射弹超空泡的形成;超空泡的相对直径与相对长度随空化数增加而减小;空化数越小,超空泡的长细比越大,减阻效果也越好.最后,通过Fluent软件的自定义函数模拟了带圆盘空化器头部射弹超空泡流发展过程,得到了射弹在水下高速航行过程中超空泡形态的变化特性,研究结果为进一步研究水下高速射弹空泡流水动力特性提供了理论参考.     

FBM湍流模型在非定常通气超空化流动计算中的评价与应用

为了建立通气超空化流动计算的流动模型,应用二次开发技术将FBM湍流模型嵌入商业软件,分别采用FBM湍流模型以及商业软件中的标准k-ε湍流模型模拟了绕圆盘空化器的通气空化流场,并从空泡形态、流动结构和阻力特性等方面与试验结果进行了对比。结果表明,标准k-ε湍流模型过高预测了流场的湍流粘性,预测的空泡形态和实验观测结果有较大的差距;采用滤波器湍流模型计算,可以明显地减小通气空泡尾端流场的湍流黏性,精确地捕捉通气空化区域空泡脱落的非定常细节,更加准确地描述通气空化的过程,与试验结果更加接近。     

空化器几何参数对通气超空泡生成影响的实验研究

为了探索通气超空泡的生成机理和获取形态可控有效减阻的超空泡,文章利用中速可持续通气空泡水洞进行了空化器和通气联合生成超空泡的实验研究.详细分析了通气超空泡的生成和发展过程;给出了空化器直径、空化器线形对通气系数门限值和通气超空泡形态的影响.研究表明,在相同条件下,较大直径空化器模型形成通气超空泡需要的通气系数门限值较低,相应的超空泡尺寸也较大;平头倒角形和圆盘形空化器比圆锥形的形成通气超空泡需要的通气系数门限值低,相同条件下前者形成的超空泡尺寸也较后者大;对于圆锥形空化器,锥角较小的不易形成通气超空泡.文中实验研究结果为水下航行体的空化器合理设计提供了重要的参考依据.     

攻角空化器的超空泡形态非对称特性研究

为了满足水下高速超空化航行体运动平衡性和稳定性要求,必须采用非对称超空泡流动模式,采用具有非零攻角的空化器是实现该要求的一种重要策略.基于冲量定理,理论分析了非零攻角空化器引起的超空泡轴向变形量随轴向长度的关系,获得了空化器攻角对超空泡非对称性及其影响因素之间的定性和定量关系,其一阶近似与同类文献的结论是一致的,数值模拟表明了所得结论的合理性和分析的正确性.研究表明,非零攻角空化器引起的超空泡轴线变形量与沿空泡长度的距离呈线性规律增加,并在空泡尾部达到最大,不可能单独利用空化器攻角沿空泡长度来中和重力影响.     

高速航行体的自然超空泡流阻力特性研究

利用Fluent6.2对水下带圆盘空化器高速航行体的自然超空泡流动进行了数值模拟,计算分析了超空泡高速航行体的阻力特性,研究了空化器直径、航行体长细比对航行体超空泡减阻效果的影响,分析了高速航行体的超空泡减阻率。结果表明,超空泡形态下随着航行体速度衰减,航行体压差阻力系数缓慢减小,粘性阻力系数迅速增大,航行体的总阻力系数增加;航行体阻力系数与头部空化器直径的平方成反比;增加航行体的长细比,可以获得更小的阻力系数;高速航行体的超空泡减阻率可达95%以上。最后将仿真计算结果与水靶道试验进行了对比,二者基本相符。     

超空泡航行体操纵过程流体动力特性数值模拟研究

超空泡航行体操舵过程会引起空泡变形,导致航行体流体动力学特性发生变化。为了了解超空泡航行体操舵过程中航行体的动力学特性,文中采用基于欧拉两流体模型的CFD数值模拟方法及动网格技术对超空泡航行体空化器、尾舵操舵过程以及航行体攻角变化过程中的空泡形态及航行体瞬态流体动力特性变化规律进行了研究。研究结果表明空化器操舵过程中空化器升力随偏转角基本呈线性规律变化,对航行体尾部滑行力的影响相对于攻角变化对滑行力的影响为小量;尾舵操舵过程改变了空泡尾部流场,对于航行体尾部滑行力会产生重要影响。     

空化器倾斜角对超空泡流影响的三维数值仿真研究

为了研究空化器倾斜角发生变化时流体动力变化规律及其对超空泡航行体控制有效性的影响,对圆盘和圆锥空化器在具有不同倾斜角时进行了数值仿真,仿真结果表明:空化器锥角不同时生成的超空泡形态和空化器的流体动力特性都有很大的不同;不同超空泡航行体对于空化器的选择应该根据航行体自身特点进行选择;将圆盘和圆锥空化器进行组合可以改变单一种类空化器的外形和流体动力特性,增加对空化器选择的灵活性.     

水下高速航行体超空泡减阻特性数值模拟研究

利用CFD商业软件Fluent6.2对水下高速航行体超空泡流进行了数值模拟研究,计算了带圆盘与圆锥两种头部空化器航行体的阻力特性,详细分析了空化器直径、锥角、航行体长细比对超空泡减阻特性的影响,并计算了高速水下航行体自然超空泡减阻率,结果表明,在超空泡形态下,带圆盘空化器头部的水下高速航行体,更加有利于超空泡的减阻,超空泡减阻率可达95%以上.研究结果为进一步研究水下高速航行体的结构设计和水动力布局提供了理论参考.     

空化器设计及超空泡参数控制

简要介绍了超空泡武器技术中有关超空泡空化器设计、空泡形状及压缩性的影响，以及通过调节通气率或改变空化器阻力，来实现超空泡参数控制等问题的研究进展，并对今后的研究方向进行了展望。     

螺旋桨叶截面空化云仿真研究

本文基于雷诺平均模拟方程(RANS方程),采用均相流空化模型和RNG k-ε湍流模型,对螺旋桨叶截面非定常空泡流动进行数值模拟。对局部层状空泡从初生、发展、断裂以及在下游高压区溃灭的周期性过程进行仿真,并将仿真结果与实验现象进行对比,对各个阶段的空化面积和空化程度进行数值统计分析。结果表明:在螺旋桨叶截面周期性云状空化流场中,90%以上高度空化区域和30%以下低度空化区域的面积变化显著,而其他空化程度的区域面积基本稳定。     

物体二自由度运动条件下超空泡流动试验研究

为了使用光测手段来观察超空泡内物体的运动稳定性,文章设计了安装在水洞内可绕物体质心旋转的试验模型和支撑结构.对于不同的模型外形、试验参数的水洞试验,光测系统记录到了三种稳定的超空泡航行体稳定运动模式.     

水中超高速射弹可压缩空泡流研究进展

综述了国内外水中超高速可压缩空泡流理论、数值和试验研究的进展。分析了基于势流理论的水中亚音速、跨音速及超音速空泡流的空泡形状及空化阻力计算方法。详述了水中超高速的水、蒸汽、空气多相混合可压缩流数值计算方法及需要解决的关键问题。介绍了水中亚音速、跨音速及超音速试验的研究方法、研究成果及研究趋势。     

CFD validation studies for a high-speed foil-assisted semi-planing catamaran

This paper details the CFD validation studies carried out as a prerequisite for multi-fidelity CFD-based design optimization of high-speed passenger-only ferries aimed at reducing far-field wake energy that causes beach erosion. A potential flow program (WARP) and a URANS program (CFDSHIP) were validated using full-scale measurements of resistance, sinkage, trim, and far-field wake train obtained over a wide range of speeds for two high-speed semi-planing foil-assisted catamarans: Spirit (LOA-22 m) and 1060 (LOA-17 m). This study posed a unique combination of challenges for CFD modeling: the foil appended geometry required complicated surface overset grids, the effect of the waterjet and wind resistance had to be modeled, and a method had to be devised to extrapolate the calculated near-field elevation to get the far-field wake train using Havelock sources. A more concentrated effort was applied to the URANS verification and validation which forms the focus of this paper. The results show that URANS is able to accurately predict the resistance and motions for both vessels when coupled with models that account for the propulsors and air resistance. The overall accuracy of URANS for the performance analysis of the foil-assisted, semi-planing catamarans was adequate to warrant its use as a tool for subsequent design and optimization of a new vessel with significantly reduced wakes.     

基于任务的舰船装备测试性建模与分析研究

提出一种基于任务的产品测试性建模与分析方法,该方法通过建立产品基于任务的信息流图示模型,利用直接分析法或一阶相关性列矢量法求解产品故障的 D 矩阵模型,进而建立产品诊断树和进行测试性预计,并为确定诊断策略提供依据。同时,本文根据某水面舰船电力系统组成和任务特征,建立其典型任务模型并进行精简和细化,在此基础上进行基于任务的测试性建模、诊断树建立及测试性预计举例研究,为舰船装备的测试性建模、分析和诊断策略研究提供新思路。     

内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟初步研究

船舶航行操纵数学模型包括水流数学模型和船舶航行数学模型,其中水流数学模型是船舶航行模拟的基础。基于船舶航行操纵数学模型的基本原理,研究开发了船舶航行操纵平面二维数学模型,其中水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型,采用有限体积法对水流基本控制方程进行了离散,在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法,船舶航行数学模型采用比较流行的"组合型"水动力模型,并采用有限差分法离散求解船舶运动方程。根据实船或船模在静水条件及均匀流条件下的航行试验资料,对所建立的船舶航行操纵数模进行了验证和参数率定,结果表明该船舶数模能够正确模拟船舶的航行操纵性能。     

长尾水渠中电站日调节下泄水流运动规律

安谷枢纽工程以筑坝获取水头,并采用长尾水渠进一步增加水头发电,电站尾水渠与通航共用一渠。运用数模计算的方法,研究了尾水渠通航条件等技术问题。研究了电站机组增(减)负荷产生的非恒定流尾水渠水流运动规律、尾水渠水力要素与机组启闭时间、流量的关系,提出了改善措施。     

海底介质模型及其声能透入机理研究

海底建模是海洋声探测及海洋混响研究的重要课题.文章用Biot多孔介质、粘弹性介质和液态介质三种海底模型对声波在海底的反射和透射进行了理论计算分析,具体讨论了纵波、快纵波、剪切波以及慢纵波对声透射的贡献,并对三种海底模型中纵波、剪切波的反射、透射进行了比较,得到对声学问题海底建模有实际意义的结果.     

无线电台通信网络建模仿真研究

无线电台通信技术作为一种传统的通信方式,仍然是一种社会必需的通信手段。为了实现更好的无线电台通信效果,在对通信网络结构特征进行研究的基础上,利用OPNET网络仿真工具,建立了无线电台通信网络模型。详细描述了模型的工作流程,数据包格式以及各节点的功能实现。最后对模型进行了仿真验证,对实验数据进行分析说明,仿真实验表明建立的无线电台通信网络模型满足设计要求,具有一定应用价值。     

悬挂式扭曲舵设计及计算

以某支线集装箱船为研究对象，逐步论述、权衡并确定其舵的几何参数，根据该几何校算所需的舵杆直径和舵机功率，应用CAESES和STAR-CCM+软件分别进行舵的参数化建模和舵周流场的数值仿真，基于流场信息完成舵的扭曲设计，最终得到与该集装箱船相匹配的扭曲舵方案。数值试验结果表明，该设计扭曲舵在节能和抗空化性能上的表现较普通舵获得了可观的提升。     

信息化条件下炮兵作战指挥决策过程建模研究

针对信息化条件下炮兵作战指挥决策过程仿真建模问题,从信息化条件下炮兵作战指挥决策过程概念人手,分析了程序化决策和非程序化决策两种决策方法,绘制出了信息化条件下炮兵作战指挥决策流程图。明确了各决策主体在决策各阶段的使命任务,以协调理论与计算机支持理论为基础,提炼出了过程建模中的四种基本活动和六种关系,建立了信息化条件下炮兵作战指挥决策过程模型,为信息化条件下炮兵作战指挥决策过程模拟仿真提供了一定的参考。