CFD理论黏性流场中三维振动水翼的非定常水动力性能(英文)

The motion of the fins and control surfaces of underwater vehicles in a fluid is an interesting and challenging research subject. Typically the effect of fin oscillations on the fluid flow around such a body is highly unsteady, generating vortices and requiring detailed analysis of fluid-structure interactions. An understanding of the complexities of such flows is of interest to engineers developing vehicles capable of high dynamic performance in their propulsion and maneuvering. In the present study, a CFD based RANS simulation of a 3-D fin body moving in a viscous fluid was developed. It investigated hydrodynamic performance by evaluating the hydrodynamic coefficients (lift, drag and moment) at two different oscillating frequencies. A parametric analysis of the factors that affect the hydrodynamic performance of the fin body was done, along with a comparison of results from experiments. The results of the simulation were found in close agreement with experimental results and this validated the simulation as an effective tool for evaluation of the unsteady hydrodynamic coefficients of 3-D fins. This work can be further be used for analysis of the stability and maneuverability of fin actuated underwater vehicles.     

流速对月池内流体共振影响的数值模拟

本文基于OpenFOAM,对双体船月池中在不同流速下形成的流体共振进行数值模拟。通过与文献中实验和数值结果的比较,验证了该模型的准确性。数值模拟表明,当傅汝德数F_n=0.04和0.08时,流速对共振振幅的影响会减小。当F_n=0.12时,可观察到月池入口附近的速度场与涡流发生显著变化,这导致共振振幅的影响增加。即流速较小时可减小共振振幅,随着流速的增加,月池入口附近区域的流体形态发生显著变化,这种变化会增加对共振振幅的影响。     

基于主动倾斜式尾翼的车辆气动特性研究EI北大核心CSCD

为提高车辆在弯道行驶的操纵稳定性,本文中设计了一款主动倾斜式尾翼的空气动力学套件,在现有车辆的基础上加装主动倾斜式尾翼和前唇,通过空气动力学仿真找出车辆气动特性与尾翼倾角和攻角的关系。基于模糊控制算法设计可调倾角和攻角的控制策略,并通过车辆操纵稳定性仿真对控制策略进行了优化。在实车上加装主动倾斜式尾翼空气动力学套件并根据优化后的控制策略编写代码,基于国家标准进行操纵稳定性实车试验。试验结果表明,加装主动倾斜式尾翼空气动力学套件的车辆相对于加装仅攻角可调的空气动力学套件车辆、未加装空气动力学套件的车辆在稳定性上都有一定的提升。     

基于流体腔方法的海上充气膜结构抗弯承载性能研究

应用基于表面定义的流体腔方法建立充气膜结构抗弯承载性能数值分析模型，并将其与模型试验对比，验证了数值方法的可靠性。通过数值仿真和模型试验分析了充气膜结构的变形和失效模式，讨论了内压对其承载性能的影响。研究表明，充气膜结构的承载性能与内压线性正相关，且随着局部褶皱现象出现，承载性能快速下降；变形和应力分布与传统的4点弯曲梁相似，而失效模式则为褶皱诱发的局部失稳。论文建立的数值方法对浮式充气膜结构在海洋工程中的应用具有较好的的工程指导意义。     

能量桩桥面除冰融雪的能源需求与供给能力案例分析

基于能量桩的桥面除冰融雪技术，克服了传统融雪剂对桥面板结构的腐蚀问题，且具有节能环保等技术经济优势。能源需求与能量桩供热能力的计算是能量桩桥面除冰融雪系统设计的关键。为达到除冰融雪目的，桥面板表面温度需维持在0℃以上；基于桥面板的热响应试验与除冰试验得到桥面板温度与换热效率、流体温度的关系，根据热传导定律，推导出桥面除冰融雪所需的换热效率与流体温度的计算公式；探讨了能量桩热泵系统的供热能力。计算得到换热管埋深和间距分别为14 cm和25 cm的桥面板，在环境温度为-1℃～0℃时，系统的热有效率(有效热流密度与换热效率的比值)约为50%,系统的热有效率随着环境温度的降低而降低。选取3座具有不同板桩比(桥面板面积与能量桩总长比值)的桥梁为案例，进一步分析了环境温度-10℃～0℃,降雪量水当量0.1～1.0 mm·h^-1范围内，能量桩的供热比，以及满足融雪需求入口流体温度的计算表达式。结果表明：能量桩的供热比与环境条件和桥梁的板桩比有关，板桩比为0.7 m²·m^-1时，环境温度为-5℃,降雪量不大于0.4 mm·h^-...     

基于同心圆结构的新型液冷板优化设计及其性能研究

为提升电池热管理系统的综合性能，本文提出了一种具有同心圆结构通道的液冷板。首先，利用控制方程讨论了环形通道数量和宽度对液冷板综合性能的影响，并通过综合评价指标选出了最佳环形通道数量和宽度。然后，为了更大程度上降低液冷板压降，将部分曲段通道进行直化，并优化了直段通道角度以及圆心距。与初始模型相比，最优模型的压降降低了62.83 Pa(67.61%)，温度降低了1.1℃。最后，为进一步提升系统的散热性能，在最优模型的基础上引入了不同种类和体积分数的纳米流体作为冷却介质，与纯水相比，在低雷诺数下采用纳米流体作为冷却介质可以获得较好的综合性能，综合评价指标最高可提升16.19%，效果显著。     

浮式跨海大桥流固耦合作用的模拟方法综述

浮式跨海大桥是实现横跨宽广深邃峡湾或海峡的理想结构。回顾了浮式跨海大桥结构的演进和流固耦合作用模拟技术的发展，总结了两种不同的浮式跨海大桥结构数学模型的构建方法(将浮桥视为超大型浮式结构或多浮体系统);给出了浮桥结构的数学模型和数值方法，指出流固耦合作用对结构荷载、结构阻尼等的影响是不可忽略的；总结了求解运动方程的频域方法和时域方法，指出时域方法在解决非线性问题时更具优势；比较了两种常用于浮桥结构中系泊系统的数值模型(准静态模型和动态模型)的优劣。在此基础上，阐明了现有浮桥模拟技术的不足，提出需要为离散型浮筒支承的浮式跨海大桥建立黏性流体、多结构体、阻尼系统和锚泊系统全耦合的数学模型。最后，对浮式跨海大桥流固耦合作用模拟方法进行了展望。