舰船水下爆炸局部气穴效应理论模型研究

在舰船遭受水下爆炸的过程中,船体水下部分的外板与水中冲击波的相互作用将产生局部气穴效应。这种效应有可能导致舰船结构和设备上的二次加载现象,造成更严重的破坏。针对水下爆炸局部气穴效应中的非线性流固耦合现象,建立简化一维冲击波—浮体—局部气穴理论模型,分析了水中冲击波与浮体之间相互作用产生局部气穴的机理,推导局部气穴产生、发展和闭合过程时间和位置的公式,为进一步研究局部气穴现象对水下爆炸冲击环境下的舰船及其设备冲击响应的影响提供了理论依据。     

空泡水洞中拖式吊舱推进器脉动压力测量及空泡观测

针对吊舱推进器的关键技术,开展拖式吊舱推进器空泡性能和脉动压力的试验研究。试验在海军工程大学空泡水洞实验室进行,观察吊舱推进器桨模在不同工况下空泡发展和变化情况,并用人工观察方式进行整理记录,同时通过螺旋桨正上方区域安装的脉动压力传感器测量脉动压力。对试验结果进行分析,探讨拖式吊舱推进器不同工况下脉动压力和空泡性能的特点和规律及其对水动力性能的影响,为吊舱推进器性能研究及设计提供参考。     

基于翼剖面改型的空化抑制

为提高水翼抗空化的性能,对二维翼型的吸力面外形进行适当改造。首先通过数值计算对稳态无空化流场和稳态空化流场进行模拟,计算所得的吸力面压力系数与实验值吻合良好,验证了模型的可行性。在此基础上,采取基于阻碍回射流从而控制空化的思路,在翼型吸力面上设置微小方形凸起,并提出设置拱弧的新方案。通过对原翼型及两种改型的空化流场瞬态模拟,对比了不同时刻各模型气体体积分数云图所反映出的翼面空化程度差异。计算结果验证了阻流体对云状空化的抑制作用,同时表明设置拱弧阻流体的效果比方形阻流体好。     

计入冷却液时汽缸套振动特性和穴蚀的研究

研究了计人冷却液时汽缸套穴蚀计算的模型;探讨了在任意力作用下的动力响应计算中,用杜哈曼积分求解解耦方程的问题,以12V180和16V240柴油机为例,按不同约束情况进行了振动计算和分析。     

柴油机汽缸套穴蚀和振动特性的研究

以12V180型柴油机的汽缸套为例,用有限元法对该缸套进行了动力分析,并对引起缸套振动的活塞冲击力的处理进行了探索性的研究。本文从研究缸套计算模型的建立入手,对不同疏密程度网格的计算精度进行了比较,最后选定了144个节点的缸套计算模型作为进一步分析的基础;对不同壁厚、不同支承刚度、不同O型密封圈刚度和O型密封圈不同位置等多种因素的变化对缸套振动特性的影响分别进行了研究,为今后柴油机汽缸套的设计提供了一定的理论依据。     

自然通气降低导管螺旋桨空泡噪声试验和理论分析

我们已在文献中报导了通过导管24个周向分布径向孔,向螺旋桨叶梢部位人工低压充气(进口压力为2～3个大气压),可降低导管螺旋桨噪声达20分贝左右,当螺旋桨背面出现泡状空泡的强噪声源时,降低空泡噪声效果尤为显著,可高达30分贝左右。 本文继续研究,利用螺旋桨盘面上部的负压,采用自然通气,在导管上开一个孔、四个孔、八个孔向螺旋桨叶梢部位小气量通气降噪的试验和理论分析。试验证实:自然小气量通气在频率2～40千赫范围内可降低螺旋桨空泡噪声约4～12分贝左右。并从理论上分析了自然小气量通气后,可使空泡崩溃延缓;降低崩溃速度;降低辐射声能和声压;延长崩溃时间;结果可降低空泡噪声最高达15分贝左右,这与试验结果相当一致。虽然降噪幅度不及人工低压充气的降噪幅度大,但自然通气的最大优点是无需外加气源,因此更具有实用价值。试验还证实了不论是人工低压充气还是自然通气,不仅是降噪的非常有效的措施,而且也是抗剥蚀、减振的有力措施。     

圆柱体高速入水数值模拟研究

为了获得圆柱体高速入水过程的演化规律,采用计算流体力学方法对其进行仿真模拟。应用VOF模型和重叠网格技术对圆柱体入水过程的运动情况进行计算,利用Schnerr-Sauer空化模型对入水空化现象进行模拟。仿真获得圆柱体入水过程的空泡演化过程、压力变化和速度衰减曲线。结果表明:圆柱体高速入水过程中,速度先急剧减小然后逐步平稳降低,空泡开始形成,圆柱头部边角处出现空化现象;在撞水时圆柱头部压力急剧增大,入水后压力迅速减小;入水过程与文献结果变化趋势一致,验证了模型的可靠性。     

中高水头船闸平面阀门空化与启闭解决方案

平面阀门是船闸常用的输水门型,在中高水头作用下,阀门门楣、底缘和门槽容易产生气蚀空化现象,阀门启闭机吊杆也容易受压失稳。基于输水模型试验,采用自然通气法,解决了门楣、底缘和轨道气蚀问题。门体背板错位开孔并保留"∧"形力流通道,满足自然通气,同时提升了门体强度与刚度、避免形成浮箱,保证了主滚轮及侧止水的安装。利用顶止水后设置尼龙块,延长了顶止水脱离门楣的时间,防止顶部水流过早出现与底部水流干涉,减小压力脉动降低声振。通过底止水上游面设置,降低闭门时的上托力,在不设置配重的情况下,确保启闭机吊杆始终受拉;避免了吊杆受压失稳,以较小启闭力实现阀门的正常运行。     

Study on the cavitation characteristics of cupped foils

The effects of cupping on a 0.7 radius foil section with a maximum thickness ratio of 3.5% of the Gawn-Burrill propeller series were studied both numerically and experimentally. A cupped foil increases its lift as a result of the induced camber by the cup, as the numerical results demonstrate. Also, the minimum pressure location of cupped foil moves from midchord to the cupped position near the trailing edge when the foil is in shock-free entrance. The calculated results and the tests confirm that cupped foil increases lift and may improve the cavitation performance of an underpitched propeller.     

用等压Kutta条件求解三维水翼和螺旋桨片空泡

由于空泡计算的复杂性,国内外以前计算螺旋桨空泡时大多采用的是Morino's Kutta条件,但严格来说,Morino's Kutta只适用二维问题,对三维水翼和螺旋桨空泡的计算会带来一定误差,而等压Kutta条件用Newton-Raphson迭代过程,确保在螺旋桨随边上下表面的压力相等,可以消除Mofino's Kuaa条件所带来的误差,提高空泡在梢部的预报精度.文中用等压Kutta条件预报了三维水翼和螺旋桨的片空泡,并将两种Kutta条件得到的计算结果同试验结果进行了比较.