三维流场立体仿真软件研发

根据三维立体成像原理,利用计算机三维显示技术,以软件产品(TK-Animator)形式实现了对三维流场、波浪场的立体式仿真模拟,软件同时能实现对温度、盐度等三维标量场的仿真模拟。它运用微软最先进的WPF(Windows Presentation Foundation)技术建立三维场景,采用高效三维质点追踪算法、多线程编程技术,使得三维仿真模拟能够在普通计算机上完成。立体仿真模拟技术的采用,使三维场景包括流场中的示踪粒子可以有景深、分层次地展示出来。软件生成的三维立体片源可用于任何立体播放设备。     

烟台套子湾水动力泥沙问题研究

为了套子湾工程开发需要,开展了套子湾水动力泥沙问题研究。首先根据套子湾及附近实测水文泥沙资料及波浪资料,对套子湾的潮汐、潮流、波浪、水体含沙量、底质等特征进行分析,给出设计水位及湾口不同重现期波要素;其次,通过不同年代的岸线及水深图对套子湾岸线变化及海床冲淤演变进行分析;最后对套子湾泥沙运动进行计算分析。研究结果表明:套子湾为典型的弧形海岸,泥沙来源少,正常天气条件下含沙量很低;潮流动力弱,潮流作用不能使床面泥沙起动输移,波浪作用下床面泥沙以横向输沙为主,沿岸(纵向)输沙率小;泥沙运动总体较弱;海床多年来总体保持稳定。     

钱塘江河口围涂工程对杭州湾水动力和水环境的影响

基于钱塘江河口特殊的自然特征,自20世纪60年代开始,钱塘江河口进行了大范围的治江围涂。由MIKE软件建立了杭州湾水动力水质模型,探讨钱塘江河口围涂工程对杭州湾潮流场、盐度场以及水质的影响。研究结果表明,仅在工程区域附近影响了杭州湾水域的水动力特征,使得河口区的流速增大;围涂工程使得湾内盐度等值线后退,有效地减弱了杭州湾的盐水入侵;工程后随钱塘江而来的污染物得到了更快的扩散稀释,减弱了河口区水体的污染。     

水筒中直线涡运动的理论探讨

本文讨论了正方形截面水筒中直线涡的运动。当涡线不位于水筒的轴中心线上时,数值计算指出,它在水筒横截面上的运动轨迹为近似螺旋线。若直线涡位于水简轴中心线附近,则轨迹为一个近似圆。本文详细讨论了水筒轴中心线的直线涡的运动稳定性,其结论是在除零波数外的任意波数扰动下,该涡线总能保持在轴中心线上,运动是稳定的。零波数扰动情况与不在水筒轴中心线上的直线涡运动情况一样,将逐渐偏离水筒轴中心线。     

表面桨产生垂向力的原因初析

表面桨又称割划水面的桨，也称半潜桨。由于表面桨一般在斜向流中工作，且存在桨叶出入水面，所以表面桨在工作时会产生垂向力。从原理上对表面桨垂向力产生的原因做了初步分析，为对表面桨的进一步研究提供参考。     

基于网格变形技术的全附体潜艇操纵性计算

通过求解瞬态雷诺时均方程和网格变形方程,实现了全附体潜艇平面运动机构试验(PMM)的虚拟仿真,得到潜艇模型所受的水动力分量随时间的变化曲线,依据线性理论求取水动力系数,并与试验值以及直线拖曳试验或回转试验的数值计算结果进行对比.结果显示:PMM数值试验所求得的水动力系数与试验值吻合良好,其中,惯性类系数求解精度较高,除个别系数外,误差都在8％以内.而粘性类系数求解精度不如直线拖曳试验(ORT)或回转试验(RAT)计算精度高,个别系数的计算误差超过了30％.但从数值试验的整体效果来看,PMM数值试验计算精度达到了工程应用的要求.     

Application of method of fundamental solutions in solving potential flow problems for ship motion prediction

A novel panel-free approach based on the method of fundamental solutions (MFS) is proposed to solve the potential flow for predicting ship motion responses in the frequency domain according to strip theory. Compared with the conventional boundary element method (BEM), MFS is a desingularized, panel-free and integration-free approach. As a result, it is mathematically simple and easy for programming. The velocity potential is described by radial basis function (RBF) approximations and any degree of continuity of the velocity potential gradient can be obtained. Desingularization is achieved through collating singularities on a pseudo boundary outside the real fluid domain. Practical implementation and numerical characteristics of the MFS for solving the potential flow problem concerning ship hydrodynamics are elaborated through the computation of a 2D rectangular section. Then, the current method is further integrated with frequency domain strip theory to predict the heave and pitch responses of a containership and a very large crude carrier (VLCC) in regular head waves. The results of both ships agree well with the 3D frequency domain panel method and experimental data. Thus, the correctness and usefulness of the proposed approach are proved. We hope that this paper will serve as a motivation for other researchers to apply the MFS to various challenging problems in the field of ship hydrodynamics.     

攻角空化器的超空泡形态非对称特性研究

为了满足水下高速超空化航行体运动平衡性和稳定性要求,必须采用非对称超空泡流动模式,采用具有非零攻角的空化器是实现该要求的一种重要策略.基于冲量定理,理论分析了非零攻角空化器引起的超空泡轴向变形量随轴向长度的关系,获得了空化器攻角对超空泡非对称性及其影响因素之间的定性和定量关系,其一阶近似与同类文献的结论是一致的,数值模拟表明了所得结论的合理性和分析的正确性.研究表明,非零攻角空化器引起的超空泡轴线变形量与沿空泡长度的距离呈线性规律增加,并在空泡尾部达到最大,不可能单独利用空化器攻角沿空泡长度来中和重力影响.     

带附体潜艇尾流场的数值模拟与验证

对美国DARPA潜艇模型SUBOFF尾流场进行了数值模拟,采用湍流模型k-ε、k-ω与壁面函数相结合,直接求解RANS方程,并将计算结果与试验结果进行了比较分析,验证了数值方法的可靠性。在此基础上将SUBOFF模型改变为“X”型尾翼,对其尾流场进行了数值模拟分析。     

基于SPH方法的纯电动车涉水仿真研究

基于光滑粒子流体力学方法，在AVL PreonLab仿真软件中建立了某纯电动车的涉水仿真模型，并结合涉水试验，研究了涉水工况下车身内外水的流动和分布规律，重点分析了电驱系统减速器呼吸孔和空调系统进风口的涉水性能。通过仿真和试验，改进了电驱系统减速器呼吸孔的设计，确保电驱润滑油不会进水。通过结构优化切断了水流进入空调进风口的流动路径，同时还验证了AVL PreonLab的仿真功能，表明其能够高效地支持车辆水管理的优化设计。