基于OpenFOAM的异重流数值模拟分析

由于异重流常常会对港池、船闸、渠道中的航行产生阻碍作用,因此对异重流的研究是十分必要的。文章基于开源CFD软件OpenFOAM对异重流进行了数值模拟分析。通过对膨胀波、内涌浪、Kelvin-Helmholtz不稳定、涡以及前缘高度的研究来了解异重流演化过程中的结构变化。对比四种不同粘性的异重流模拟可以发现,流体粘性对异重流演化过程中的耗散有着明显的影响。流体的粘性越小,异重流演化过程中两种流体界面处的涡越复杂。通过对比异重流演化期间的前缘位置、速度、雷诺数以及弗劳德数可以发现,Minmod方法和SuperBee方法得到结果分别与Berntsen提出的BOM模型和MITgcm模型得到的结果吻合。当流体粘性较小时,采用Minmod方法模拟的异重流耗散现象比SuperBee方法得到的结果更为明显。     

上游静止柱体对圆柱体结构尾激振动的影响

文章运用半隐式特征线分裂算子有限元算法对串列布置的静止上游柱体和下游圆柱的尾激振动问题进行了数值模拟研究。数值结果表明:上游柱体结构的形状、尺寸比(d/D)和折减速度(Ur)三个参数对下游圆柱体结构的动力响应、运动轨迹与涡脱落模态有着显著的影响,且与单圆柱工况相比存在明显区别;随着尺寸比的增大,上/下游柱体结构之间的互扰作用会由流致效应逐渐转变为尾流效应,使得频率特性发生变化,并会导致下游圆柱体结构的振动响应增强;当d/D=0.5和1.0时,下游圆柱体结构的运动轨迹主要为“8”字形;当d/D=1.5时,除了“8”字形外,运动轨迹还会呈现双弯刀形、“双8”字形和不规则形状。通过对流体力系数与位移时程曲线及位移PSD曲线特性进行分析,揭示了其相互作用的内在机理。另外,下游圆柱体结构的尾流场特性也会随参数的变化而变化,其涡脱落模态主要为2S、P+S和2P三种。     

GPS天线线型对AUV阻力和尾流场的影响

靠近艉部的GPS天线线型对AUV的阻力以及桨盘面处的伴流品质有直接影响。高品质的伴流场能有效地降低噪声并提高水动力性能。为了获得最优的GPS天线线型,以某自主式水下机器人(AUV)为母型,采用ICEM-CFD、Fluent等CFD软件,结合RANS方法和SSTκ-ω模型对搭载不同线型GPS天线的AUV进行数值计算。研究结果表明GPS天线设计前倾角可以有效降低天线的阻力,从而降低AUV受到的整体阻力。具有一定前倾角和尾端曲线的GPS天线有利于改善AUV尾部伴流特性,减小桨盘面伴流速度的不均匀度。     

汛期落成洲整治建筑物对船舶锚泊安全的影响

随着落成洲整治建筑物的建成,该区域内的流场将发生一定的变化,对船舶的航行及锚泊造成一定的影响,利用计算流体力学软件,数值模拟整治建筑物建成前后该区域内的流场变化情况。结果表明:整治建筑物的建成将有效地防止水流对落成洲的冲刷作用,航道水流更加稳定;但是,落成洲左汊下游镇江危险品锚地所在区域内的流速将明显提高,不利于锚泊安全,尤其是汛期。因此,应加强对该区域的监测和管理。     

基于Fluent的FSAE赛车流场分析

空气动力学特性直接影响车辆的稳定性、驾驶特性、安全性、操纵性及油耗。本文利用Fluent建立1:1的FSAE赛车模型,选择合适的数学模型进行三维流场的数值模拟。针对结构缺陷进行优化,增加了前后扰流板,扰流板使车辆阻力和升力都减小的同时,对汽车产生额外的地面附着力,它能抵消一部分气动升力,控制汽车上浮,使汽车能紧贴着道路行驶。仿真结果显示优化后的赛车压力分布更均匀、速度流线满足下压力要求、结构更加合理。