轴向板条对海洋立管涡激振动抑振的数值研究

涡激振动是一种在海洋工程领域普遍存在的流固耦合物理现象,易导致海洋立管等结构物发生疲劳损伤或失稳。本文为抑制涡激振动而提出一种附加轴向板条的方案,采用非定常流体数值计算方法求解分析不同分布形式下的轴向板条对海洋立管涡激振动特性的影响。首先定义轴向板条的分布形式;采用Newmark-β法求解立管双自由度振动方程并编写UDF,计算采用k-ω/SST湍流模型,并结合动网格技术模拟立管的振动过程。研究结果表明,轴向板条对海洋立管具有较好的抑振效果;当轴向板条数目n=20时,流向振动幅度减小78.57%,横向振动幅度减小58.10%。本文研究结果可为海洋结构物涡激振动的抑振提供参考。     

基于MRF方法和滑移网格的螺旋桨水动力性能研究

本文基于计算流体力学(CFD)方法,对多重参考系模型(MRF)及滑移网格模型(SM)在计算螺旋桨水动力性能时的差异进行了探讨。将以上两种模型应用到4381螺旋桨的水动力性能计算中,首先将计算得到的推力系数及转矩系数与试验数据进行了对比,考察了两种计算模型对螺旋桨的敞水性能的预测情况,并进一步对两种模型计算得到的螺旋桨盘面的速度场、桨叶的压力分布、桨后涡量云图等进行了对比分析。计算结果表明,滑移网格模型相较于多重参考系模型,对螺旋桨的推力系数的模拟结果误差更小,扭矩系数方面,两种模型的模拟结果相差不大；对于进速系数较大时,两种模型模拟得到的压力分布及速度分布较为相似,但对于高负荷情况,滑移网格模型可以更好地捕捉桨叶的压力分布及桨盘面处的速度分布情况；进速系数较小时,多重参考系模型可以模拟出涡结构的发散现象,而滑移网格模型可以更好的在高进速系数情况下捕捉到梢涡结构。     

基于STAR-CCM+的螺旋桨水动力性能分析

文章运用公式将P4119螺旋桨二维坐标型值转换成三维坐标型值,导入Gambit2. 4软件建立几何模型。基于STAR-CCM+软件对该桨进行网格划分,设置边界条件和数值,仿真模拟不同进速系数下的转矩系数、推力系数、敞水效率和桨叶表面压力分布。经与试验值比较,误差均在10%以内,验证了计算结果的准确性,能够满足工程需要。     

轴对称回转体的CFD分析及厚边界层理论计算

本文采用CFD计算技术和厚边界层理论的积分法,对轴对称回转体周围的绕流场速度分布、表面压力、摩擦阻力系数以及边界层厚度分布进行了数值分析计算。本文提供了两种方法的计算结果,并与有关文献给出的试验结果进行了比较和验证。对比表明,计算结果和试验结果的趋势基本一致,在一定程度上验证CFD方法和厚边界层积分法的有效性和可靠性。     

舰用ICR燃气轮机PSR瞬态响应特性的数值分析

基于能量守恒原理和PSR（一次表面回热器）的结构特点，导出回热器冷热流体和固体问壁非稳态温度变化的微分方程式；利用直观的流动扰动因子M修正传热系数k，研究热流体进口温度和流量发生阶跃变化时PSR的响应时间；还分析了PSR传热波纹板片的数目，1、几何尺寸及通道波纹形状对温度响应时间的影响。研究结果表明，由于PSR的固体壁面时间常数远小于板翅式和管壳式换热器，因此这种轻重结构的先进换热器响应特性明显优于常规热交换器，特别适用于那些要求机动多变、反应灵敏的舰船和车用燃气轮机动力装置。     

A second order volume of fluid （VOF） scheme for numerical simulation of 2-D breaking waves

Among all environmental forces acting on ocean structures and marine vessels, those resulting from wave impacts are likely to yield the highest loads. Being highly nonlinear, transient and complex, a theoretical analysis of their impact would be impossible without numerical simulations. In this paper, a pressure-split two-stage numerical algorithm is proposed based on Volume Of Fluid (VOF) methodology. The algorithm is characterized by introduction of two pressures at each half and full cycle time step, and thus it is a second-order accurate algorithm in time. A simplified second-order Godunov-type solver is used for the continuity equations. The method is applied to simulation of breaking waves in a 2-D water tank, and a qualitative comparison with experimental photo observations is made. Quite consistent results are observed between simulations and experiments. Commercially available software and Boundary Integral Method (BIM) have also been used to simulate the same problem. The results from present code and BIM are in good agreement with respect to breaking location and timing, while the results obtained from the commercial software which is only first-order accurate in time has clearly showed a temporal and spatial lag, verifying the need to use a higher order numerical scheme.     

基于对流效应的寒区路堤块石层临界高度研究

为了研究块石路堤降温效应与块石层高度之间的关系,基于多孔介质自然对流理论和热传导理论引入了表征寒区块石路堤自然对流降温效应的自然对流指数,利用热传导温度分布函数获得了路堤自然对流指数随块石层高度变化的近似公式。分析表明:自然对流指数最小值对应于路堤块石层的最小高度,而其最大值对应于路堤块石层的最大高度。另外介绍了一种利用自然对流指数近似公式估算路堤块石层临界高度的方法,并具体给出了算例,最后进行了数值验算。结果表明:通过自然对流指数确定的临界高度可为寒区工程的路堤设计提供参考。     

Development of Green-Naghdi models with a wave-absorbing beach for nonlinear, irregular wave propagation

Two-dimensional and three-dimensional Green-Naghdi (GN) models equipped with a numerical wave-absorbing beach have been developed to simulate nonlinear, regular, and irregular wave propagation. The numerical beach is introduced near the downstream boundary to absorb outgoing waves. An appropriate amount of numerical damping and an appropriate length of numerical beach are investigated using numerical experiments. The results show that the GN models with a numerical beach work very well in simulating wave propagation in water in a small computational domain.     

结构水下爆炸响应的恢复与冲击谱计算

由于传感器受高强度冲击作用,实测的结构水下爆炸响应信号可能偏离正常特征,为进一步分析响应信号带来困难.文中针对实测加速度信号的噪声特征,对信号采用SVD及ARMA滤波处理,先恢复真实的响应信号,然后在此基础上,给出正确的冲击谱计算结果.计算结果说明了SVD结合无相差滤波能够准确分离具有阶跃特征的低频噪声信号,对低频段的冲击响应谱计算精度有利.     

二行程汽油机分层扫气性能的数值模拟研究

简述了二行程汽油机常用的两种分层扫气方式(空间分层和时间分层)的工作原理,并采用计算流体力学(CFD)程序对其分别采用均匀扫气和这两种分层扫气方式时的换气过程进行了多维模拟计算。计算结果表明,与均匀扫气方式相比,分层扫气方式具有燃油短路损失小的优点,但对扫气性能没有明显的影响,且燃油的混合不如均匀扫气充分。