气囊搬运圆筒的滚动阻力系数计算与测试

为验证J.Halling的圆柱在平面上滚动的阻力公式计算气囊滚动阻力系数的合理性,通过对比分析气囊搬运圆筒过程的阻力测试结果与理论计算值,结果表明:运用J.Halling滚动阻力公式计算的气囊滚动阻力系数能满足实际施工需要。     

疏浚管线阻力系数计算模型及典型工程应用

疏浚管路浆体阻力系数是水力式挖泥船输送受限施工工况产能预测的基础指标,针对阻力系数的计算,国内外公式繁多,但均属于半经验半理论公式,试验条件较为理想、公式适用性有一定限制,往往无法有效指导实际生产施工。文中介绍了利用挖泥船施工历史数据进行浆体阻力系数推算的方法,并开发阻力系数计算软件,以绞吸船在天津临港长距离吹填施工为例进行了案例分析,可为相似工况的产能预测项目提供依据。     

船用吸入粗水滤器排污技术及局部阻力分析

基于船用吸入粗水滤器结构上,提出了反冲洗式过滤器结构。介绍了滤器的3种滤芯结构和工作原理,对滤芯壳体排污技术进行了比较,研究分析了海水过滤器的流通面积比与局部阻力系数的关系。通过量纲分析的方法,对影响局部阻力系数的因素进行了理论分析。分析得出:滤网的局部阻力系数与雷诺数无关,滤网局部阻力系数随流通面积比减小而增大,并推导出局部阻力系数的数值公式。     

超大型油船型线特征参数对快速性能影响研究

本文以超大型油船主参数、局部参数、细部参数等特征参数为对象,将剩余阻力系数C_r、伴流分数w、兴波阻力系数C_WTW、粘压阻力系数C_pv的CFD计算结果作为数据基础,采用支持向量机方法建立船型特征参数到船舶性能的代理模型。应用OAT方法和Sobol方法计算船型特征参数对船舶剩余阻力系数C_r、伴流分数w、兴波阻力系数C_WTW、粘压阻力系数C_pv的一阶敏感性,评估超大型油船船型特征参数对各快速性能指标的影响。结果显示,支持向量机方法建立的代理模型在测试集预报结果相对误差约为1%～2%,首尾特征、进流段去流段特征、船尾横剖面特征等细节参数对超大型油船的快速性能影响较大。     

水下采油树阻力系数试验与数值模拟

为了给来流条件下采油树水动力荷载计算提供基础数据，建立水下采油树数值模型。基于有限体积法，采用商业软件STAR-CCM+，对采油树模型拖曳试验进行数值模拟，计算得到13种拖曳速度条件下采油树纵向、横向和垂向的阻力及阻力系数，并在此基础上提出一种新的水下采油树模型拖曳试验方法，开展了39组拖曳试验，得到13种速度条件下采油树纵向、横向和垂向的阻力及阻力系数。结果表明：阻力和阻力系数的试验数据与数值仿真数据基本保持一致，验证了结果的准确性和可靠性；水下采油树模型各方向阻力随拖曳速度的增加呈二次关系增加，阻力系数随速度的增加基本保持稳定；纵向、横向和垂向的阻力系数平均值约为0.432、0.479和0.446。数值模拟和试验得到的采油树阻力和阻力系数可为采油树水动力荷载计算提供关键基础数据。     

饼形破片入水侵彻速度衰减公式的修正

[目的]破片是舰船液舱防护的重点对象,开展高速饼形破片入水速度衰减特性研究可为液舱的防护分析和优化提供理论参考。[方法]首先,考虑破片入水过程中阻力系数的变化,引入经验系数a和b,改进经典理论公式;然后,采用数值仿真方法模拟破片入水过程,将仿真结果与经典理论公式和改进公式的计算结果进行对比;最后,通过经验系数a和b,研究初始速度和长径比对破片侵彻速度衰减规律的影响。[结果]结果显示,与经典公式相比,改进公式更适用于研究饼形破片入水侵彻速度的衰减特性。阻力系数与长径比有关:当长径比小于0.5时,阻力系数受侵彻位移变化的影响较大;当长径比大于0.5时,阻力系数受侵彻位移变化的影响较小,可以把阻力系数看作常数。[结论]利用改进的理论公式可以简单计算液舱对饼形破片的防护效果。     

三体船粘压阻力预报方法

三体船快速性的研究是三体船新船型开发技术的支撑。通过模型试验与数值模拟相结合的方法,对不同航速下三体船的粘压阻力进行计算。试验研究采用将三体船侧体分别放置在船中、船前部和船后部3个不同的纵向位置以及距船中心线3个距离不同的横向位置,测量9个侧体位置下三体船在静水中的总阻力。运用第八届ITTC公式计算摩擦阻力系数,进而算出剩余阻力系数。通过数值模拟的方法,基于细长体理论对三体船兴波阻力系数进行计算,再根据三因次换算方法计算粘压阻力系数。得出不同构型下三体船在静水中的粘压阻力系数,并作出其随Fr数变化的曲线,观察在侧体位置不同的情况下,三体船的粘压阻力系数随航速变化的规律。根据所得粘压阻力系数曲线,提出初步预报三体船粘压阻力系数的一种简单方法。     

三体船兴波阻力计算方法比较及兴波干扰研究

分别利用Noblesse细长船理论和薄船理论,以Wigley三体船为例计算傅汝德数在0.20～0.70范围内多个侧体布局下的兴波阻力,探讨三体船两个侧体间和3个侧体之间的兴波干扰,得到对三体船设计具有指导意义的结果。通过与试验结果比较表明,基于首阶近似,不考虑线积分项的Noblesse细长船理论兴波阻力系数的计算结果与薄船理论非常相近。考虑线积分项的Noblesse细长船理论兴波阻力系数计算结果小于薄船理论的计算结果,后者量值更接近于试验值,但是两种计算方法的兴波阻力系数曲线凸凹点对应的傅汝德数相近,表明两种计算方法对兴波干扰现象的计算预测是相近的。研究表明,用薄船理论计算三体船的兴波阻力,探讨多体船侧体之间的兴波干扰目前是一种简便、可行的方法。     

涡激振动影响下细长海洋结构物的阻力特性

利用柔性圆柱体涡激振动水池模型试验对细长海洋结构物发生涡激振动时的阻力特性进行研究。利用试验测得的圆柱体模型顺流向平均弯曲应变,结合梁复杂弯曲理论,计算出模型各截面处的平均阻力,获得沿模型轴向分布的阻力系数,分析涡激振动影响下细长海洋结构物阻力系数的变化特性。研究结论表明:均匀流下细长海洋结构物的阻力为非均布载荷,涡激振动对阻力系数具有放大效应,导致阻力系数在1.4~2.5之间变化。     

气体-固体粒子两相流理论及其应用

本文运用气体─固体粒子两相流理论，将流动视为气体和固体粒子伪流体的混合物的流动，对内破裂现象进行了理论研究，并给出了基于实验结果和考虑相容百分数的影响的固体粒子阻力系数公式。运用有限控制体积法进行了数值模拟计算，结果可信。这项研究还为多相流的传输、泥沙沉积现象等研究提供了理论和计算基础。     

气体——固体粒两相流理论及其应用

本文运用气体－固体粒子两相流理论，将流动视为气体和固体粒子的流体的混合物的流动，对内破裂现象进行了理论研究，并给出基于实验结果和考虑相容百分数的影响的固体粒子阻力系数公式，运用有限控制体积法进行了数值模拟计算，结果可信，这项研究还为多相流的传输，泥沙沉积现象等研究提供了理论和计算基础。     

应用双二次样条函数计算高速双体船的兴波阻力和改进船型

本文提出了计算双体船的兴波阻力和运用二次规划方法求最小兴波阻力船型的方法。根据Michell的线性薄船理论计算双体船的兴波阻力。通过用双二次样条函数表示船体曲面，双体船的兴波阻力系数表达为型值的二次武。进一步运用二次规划优化方法改进船型，并在目标函数中增加了光顺性项，有效地控制了改型后船体曲面的光顺性。本文计算了双体船在不同间距船宽比下的兴波阻力系数，并对藏体间距船宽比为2、Fr数为0．50的高速双体船加以改进。理论计算取得了明显的降阻效果。模型试验结果表明剩余阻力系数也有较大幅度的下降。理论计算和模型试验结果的一致表明了本优化方法的可靠性。     

考虑粘滞阻尼的Truss Spar频域响应分析

联合势流理论与修改的Morison方程,建立波浪作用下的Truss Spar平台运动响应计算模型。波浪激振力与相关水动力信息采用高阶边界元计算方法获得。通过数值模拟得到Truss Spar平台纵荡、垂荡和纵摇RAO,针对Morison阻力系数对响应的影响进行参数分析。计算结果显示,纵荡和纵摇仅在低频部分对阻力系数敏感。因此平台在遭受二阶波浪慢漂力作用时,粘滞阻尼将起到重要作用。对于垂荡方向,由于Truss Spar安装的垂荡板提供了较大的竖向粘滞阻尼,因此垂荡RAO受阻力系数的影响较大。     

海上浮式10 MW级垂直轴风机气动特性

海上浮式垂直轴风机未来在向深远海、大型化、集群化发展的道路上具有广阔的发展前景。文章通过Fluent软件计算出NACA0018和NACA0020共2种翼型的升阻力系数，并对-180°～180°范围内的攻角进行了升阻力系数外推。基于双盘多流管模型和叶素动量理论，分析了叶片的翼型，风轮的高径比、实度，浮台的倾斜程度对垂直轴风机气动性能的影响；确定了10MW级垂直轴风机的初始设计参数。结果表明：翼型是决定风机气动性能的基础，NACA0018翼型具有更优异的气动性能；高径比为1.61，弦长为5.5m的风轮可满足设计需求；浮台倾斜程度增大，风轮功率系数峰值增大、功率峰值降低。     

海上风电场桩基的水动力特性

海上风力发电机对风电场水域的水动力特性等有重要影响,基于Open FOAM软件,采用改进的RANS模型对单圆柱的流动特性进行二维数值模拟。在不同雷诺数条件下模拟圆柱绕流,并对升阻力系数和流场进行分析。结果表明:圆柱绕流阻力系数的变化基本上表现为陡然增大和骤然减小,且周期性不明显;不同雷诺数下的阻力系数的变化规律相似,且振幅基本上相同;升力系数在0附近周期性波动,幅值不是很稳定,不同雷诺数条件下的幅值变化规律不同,变化范围相同;不同时刻圆柱对水流特性的影响不同,风机基础和该结构前端的尾流结构均与时间有关。     

淹没齿型丁坝阻力与壅水响应关系试验研究

为研究淹没齿型丁坝阻力与其壅水响应关系,利用物理水槽试验与理论分析相结合的方法,建立了淹没齿型丁坝阻力系数计算方法,其阻力系数大小主要与无量纲淹没度与相对坝长相关。进而采用动量守恒的方法构建了阻力系数与壅水效应相关联的淹没齿型丁坝壅水预测模型。通过实测数据对壅水预测模型进行验证,计算结果与水槽试验数据符合良好。研究成果可为其他形式丁坝或相关涉及建筑物阻力与壅水效应研究提供参考与借鉴。     

急流滩水面线计算的局部阻力系数研究

急流滩的水面线计算中,滩段阻力系数确定是计算的关键。通过理论分析提出了新的局部阻力系数经验公式,利用水槽实验资料确定了公式中的系数。经实际滩段的水面线验算,计算精度基本满足航道整治初步设计要求。     

空间轴对称渗流的阻力系数法研究

基于阻力系数法基本原理和分段原则,针对圆形基坑渗流特点,建立了阻力系数的轴对称局部计算模型。改变透水地基厚度与防渗深度、基坑半径的比值,运用ABAQUS软件计算渗透量,确定流量系数、阻力系数及分配系数,绘制各系数图表,并用算例验证。结果表明,基坑半径越小,出口段阻力系数越大,但进口段阻力系数越小。半径大于地基厚度10倍时,两段的阻力系数分别接近平面渗流的阻力系数。宜直接采用轴对称渗流图表计算圆形基坑渗流,防止低估出口段坡降值而不利于渗流稳定性。     

湍流模型对游艇水动力性能的影响研究

基于CFD理论,利用商业软件STAR_CCM+对游艇的水动力性能进行数值仿真,获得游艇在不同湍流模型(Realizablek-ε模型、Standard k-ε模型、Spalart-Allmaras模型、K-omega模型、ReynoldsStress模型)下的黏性阻力系数C_w,把所得仿真数值结果与公式经验值进行对比,并给出船体周围黏性绕流场的具体信息,验证了进行游艇水动力性能研究采用Reynolds Stress模型更为适用。研究结果为下一步数值模拟游艇水动力性能打下了基础。     

船舶管网系统水力特性研究及其应用

船舶管网系统水力特性是水力计算、系统调试、系统优化设计的理论基础。借助图论这一数学工具,建立了管网系统水力特性的数学模型。在该模型的基础上,利用逐渐增加管网系统回路并逐步迭代计算新增回路阻力系数和流量的思想,提出一种无需给定迭代初值的管网水力计算方法,通过对实船压载水系统进行实时仿真计算,验证计算方法的有效性;提出了一种管网系统调试方法,利用滑油管网系统调试,验证了该方法的合理性。