水下航行体通气超空泡减阻特性实验研究

为了研究超空泡的减阻效果,保证在较低流速下生成超空泡,在水洞中开展了水下航行体通气超空泡的实验研究.采用通气的方法在较低水速下生成人工通气超空泡,通过改变通气率和弗劳德数,获得了不同条件下通气空泡的长度,以及不同空泡长度下的模型阻力系数.研究表明,来流速度不变时,空泡长度随通气率的增加而增加,阻力系数随空泡长度的增加先递增后递减;空化器直径对阻力系数的影响较大,在大弗劳德数条件下,阻力系数会因空化器直径过大而出现随通气量的增加而变大的趋势.利用商用软件对超空泡形态及阻力系数作了数值仿真,并与实验结果作了对比,两者符合较好.     

非流线型水下航行体阻力测量试验中的几个问题

在高速水洞内,进行了某水下航行体模型自然状态和通气产生超空泡状态下的阻力试验,并针对实验中的尾撑影响、阻力成分和尺度效应问题,用数值模拟方法进行了分析.结果表明,自然状态下非流线型航行体的阻力比流线型的增加很多,压差阻力为主要成分;通气形成超空泡后可以大大降低航行体的阻力;尾撑使得阻力测量值偏大;自然状态下航行体原型比模型的阻力系数小,通气后二者基本相同.     

潜艇阻力与流场的数值模拟与验证及艇型的数值优化研究

采用求解RANS方程的数值计算方法,结合k-ε、RNGk-ε与k-ω三种湍流模型,预报了数值方法验证研究用美国DARPA潜艇模型SUBOFF与CSSRC潜艇模型SM-x的阻力与尾流场,并将计算结果与试验结果进行了对比和分析,验证了数值方法的可靠性.然后,利用数值计算手段,对6条潜艇模型的尾流场进行了比较分析,选出了一条桨盘面不均匀度系数最优的艇型,并对指挥台围壳与尾翼进行了加设弧形填角(填角与附体一体化)的设计,数值预报了填角对于尾流场的影响,从涡量角度探讨了填角处的流动机理,结果表明填角能够改善桨盘面的入流品质.对于"木"字型尾翼的尾流场也进行了数值模拟分析.数值优化手段的可行性得到了验证.     

A Method to Improve First Order Approximation of Smoothed Particle Hydrodynamics

Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a useful meshless method. The first and second ordersare the most popular derivatives of the field function in the mechanical governing equations. New methodswere proposed to improve accuracy of SPH approximation by the lemma proved. The lemma describes therelationship of functions and their SPH approximation. Finally, the error comparison of SPH method with orwithout our improvement was carried out.     

南汇嘴潮滩沉积物粒度特征研究

文中以实测底质采样资料为基础,对南汇嘴沉积物粒度特征进行了分析,并利用Gao&Collins沉积物趋势分析法探讨边滩的沉积物输运趋势。总体上看,样品粒级变化不大,主要以粘土质粉砂、粉砂为主。没冒沙区域由于受到特殊地形以及水流的影响,沉积物以细砂为主;南汇东滩在横向分布上,沉积物粒径逐渐变粗再逐渐变细;南滩受风浪影响,近岸浅滩沉积物颗粒组成较粗,而远岸区域海床颗粒较细。沉积物中值粒径、分选系数和偏度的分布具有一致性,三者相关性较强;浅滩的沉积物粒度特征表现为正偏,分选性较差,分选系数值集中在2左右;南汇嘴区域沉积物运移方向主要是从口外向西输移,汇聚在南汇嘴附近;杭州湾北岸沉积物主要是向东输运,达到芦潮港西侧水域后逐渐转为向南或向南偏东离岸方向运动,对芦潮港附近水下岸坡的冲刷后退起到了一定的影响。     

云状空化的非定常流体动力特性

基于高速全流场显示和动态压力测量技术,实现了非定常空化空穴形态和壁面压力的同步测量.采用该方法,同步观察和测量了收缩—扩张流道内云状空化形态的准周期性变化及其对应的壁面压力波动特性,分析了压力信号频谱,讨论了非定常空穴形态变化和壁面压力波动的关系.结果表明:扩张段内云状空穴的发展过程呈现出附着型空穴生长,附着型空穴断裂、脱落以及脱落型空穴聚合、生长、溃灭的准周期过程.壁面压力波动的主导频率约为21 Hz,对应附着型空穴的准周期生长、断裂和大尺度脱落型空穴生长、溃灭;次级频率约为42Hz,对应小尺度脱落型空穴非定常变化.同时发现空穴变化和压力波动存在如下关系:在附着型空穴的生长阶段,其空穴前部稳定附着区域的压力波动较小,其尾部非稳定区域的压力波动较大;当附着型空穴发展至最大长度时,其尾部空泡的非定常波动会使得相应区域压力波动更加剧烈.伴随着反向射流的发展,附着型空穴断裂、脱落产生许多小尺度脱落型空穴,其生长、溃灭等非定常变化会使得相应区域的压力波动变得复杂.小尺度脱落型空穴逐渐聚合、生长形成单一的大尺度脱落型空穴,伴随着其不断的向下游移动,相关区域被其覆盖时压力波动减小,脱离其覆盖或者经历其溃灭过程时压力波动显著增大.     

粘性半导体偏微分方程的定态解

研究了一维粘性定态量子流体动力学(QHD)模型.利用截断法、Leray-Schauder不动点定理以及椭圆型方程的估计,在“亚音速”条件下,得到了强解的存在唯一性.先验估计依赖构造辅助函数,证明依靠截断技术、Leray-Schauder不动点定理和指数变换.     

流固耦合系统库底边界对动水压力的影响

推导了流固耦合系统库底吸收边界条件的影响矩阵，并计算了库底不同反射系数的坝体动力耦合反应。结果表明：坝体的动力反应与库底边界条件密切相关，一般而言，反射系数愈大，坝体的动力反应也愈大，库水的动水压力也相应变大，因此忽略库底的吸收性将造成极大的误差。     

近冰面航行潜艇阻力及绕流场分析

[目的]采用数值模拟方法探究潜艇近冰面航行时的水动力性能。[方法]选取Suboff全附体潜艇模型为研究对象,在STAR-CCM+软件中采用RANS方法,再结合SST k-ω湍流模型和体积分数法计算艇体的水动力性能。然后进行网格无关性验证以及近冰面水动力特性分析的方法验证,以确定计算方法的有效性。[结果]结果表明,潜艇近冰面航行时,潜艇的总阻力系数CT在同一弗劳德数下随潜深的增加而减小,在同一潜深下随弗劳德数的增加而减小;在同一弗劳德数下,当无量纲深度大于1.63时,潜深几乎不影响艇体的阻力系数。[结论]研究表明,潜艇的总阻力系数受弗劳德数以及潜深的影响较大,随着潜深的增大,潜深对阻力系数的影响将逐渐减小。     

曹妃甸海域水文泥沙环境及冲淤演变分析

通过对曹妃甸海域实测水文泥沙资料、底质资料、卫星遥感资料及历年地形资料的分析,对该工程水域的水动力、泥沙环境及冲淤规律进行了研究,论证了曹妃甸滩槽多年来保持基本稳定、局部略有冲刷的基本特点。