机动航态下水中航行器边界层特征参数计算建模研究

文章基于边界层积分求解理论,进行了机动航态下水中航行器厚边界层计算建模,发展了求解动量积分方程组的数值计算方法。编写了相关计算程序。针对SUBOFF潜艇,利用编写的程序,计算得到了边界层特征参数沿艇体分布的曲线,分析研究了机动航态下边界层特征参数变化规律。结果表明,编制的计算程序可用于机动航态下水中航行器边界层特征参数计算分析,为水中航行器水动力性能评估提供技术支持。     

一种新型有压力梯度的平面层流边界层理论——机械能耗损积分法

提出了一种新的有压力梯度的层流平面边界层理论，可称为机械能耗损积分法，它是由两部分理论所组成的：第一部分包括不可压缩流体的应力微分方程以及从中导出的层流平面边界层流速与切应力分布的理论公式，式中包括一无因次型参数或相似准则P，P的数值表征不同层流平面边界层的流速与切应力分布第二部分包括动量与动能积分方程以及由它们导出的机械能耗散积分方程和层流平面边界层厚度的理论公式。本理论同所有积分法一样，采用了横向流速为零的假定，但扬弃了普兰特假定，因而其压力梯度的使用范围不受约束，对忽略横向流所导致的理论误差，利用机械能耗损系数进行了修正，因而可取得较高的精度．对零攻角层流平面边界层的试算表明：其型参数P=-1，其流速分布与半槽道流相似，存在一顺压梯度而非现有理论所假定的为零压梯度，所有计算结果与实验比较在未修正前其误差不超过5％，在修正之后不超过1％。本理论采用了微分法与积分法各自的优点，是分析严谨、结构简便、计算精确的适用于任意压力梯度的层流平面边界层理论，其计算方法还可推广应用于湍流平面边界层。     

波、流共存时的水体挟沙力

从边界层理论建立了床面剪切力 ,进一步以能量理论导出了波、流共存时的水体挟沙力公式 ,并利用现场资料得出有关系数。     

沟槽面湍流边界层减阻特性研究

在光滑平板中分别嵌入一段不同尺寸的沟槽板，通过分析构槽板前后流场速度分布、紊动特性等的变化，得出：沟槽板上粘性底层厚度比沟槽板上、下游光滑平板处增大，沟槽板上流速分布对数公式中的C值也比上、下游光滑平板的C值大，说明沟槽板上局部摩擦阻力较小，进而对沟槽板局部减阻特性进行了深入的探讨。     

周期加肋夹芯透声窗的声呐自噪声特性研究

以舰船声呐罩透声窗的低噪声设计为背景,针对周期加肋夹芯平板和平行腔体组成的简化声呐罩模型,采用Fourier变换方法和功率谱密度函数,建立加肋夹芯透声窗受平稳随机湍流脉动压力激励产生的声呐部位水动力自噪声的计算方法,数值计算肋骨几何尺寸和间距等参数对声呐自噪声的影响.研究结果表明加肋透声窗在湍流脉动压力激励下产生的声呐自噪声,取决于声呐罩的空间滤波特性.肋骨引起的波数迁移,使透声窗与湍流脉动压力的传输峰值分量发生空间吻合共振,明显增大声呐自噪声.加肋夹芯透声窗的弹性波传播截止效应,部分抵消肋骨产生的空间调制效应,可降低声呐自噪声5 dB～10 dB.     

通过微气泡控制湍流边界层减阻的研究与进展

本文介绍了微气泡减阻的研究现状，阐述了湍流状态下微气泡减阻机理，对平板、轴对称体和船模等典型微气泡减阻试验做了简述后，总结了微气泡减阻理论研究的成果及相关的数学模型，最后介绍了微气泡减阻在实船上应用的现状和前景。     

沟槽面减阻效果影响因素及减阻机理的分析

采用雷诺平均N-S方程和RNG k-ε湍流模型计算V型沟槽面的湍流边界层流动和粘性阻力,研究了沟槽尖峰形状和雷诺数对减阻效果的影响规律,初步分析了沟槽面减阻机理.指出:沟槽尖峰处的圆角半径越小其减阻效果越好,沟槽斜面中下部的壁面应力随着圆角半径的减小而降低,但尖峰处的局部壁面应力会随之增大;来流速度对沟槽减阻率的影响很大,对于一种尺度的V型沟槽,存在着一个具有较好减阻效果的来流速度范围,而沟槽面在沿来流方向上的布置位置对减阻效果的影响非常小;沟槽尺度对减阻效果很剧烈;沟槽尖峰处生成的二次涡是产生减阻效果的根本原因,二次涡的强弱与沟槽减阻率的大小紧密相关.     

Thermal Model for Square Lithium-ion Battery Pack

首先通过最小二乘法对方形锂离子电池组中单体电池的比热容、流道材料的导热系数和自然冷却条件下的综合换热系数进行了估计;然后根据热边界层理论确定了强制冷却条件下电池冷却流道表面局部综合换热系数的计算式;最后根据电池组的结构特点和冷却方式,建立了电池组的一维瞬态传热模型.该模型能根据电池组当前的环境温度、运行负荷、冷却强度和初始荷电状态实时预测电池组中各单体电池的运行温度.在Arbin试验台架上测量了144V/8A·h方形锂离子电池组在不同运行工况下单体电池的温度分布,并与模型仿真结果进行了对比,结果表明模型仿真的最大误差不超过1℃,满足混合动力系统性能仿真和电池组管理策略优化的精度要求.