Research progress and application of computational method for hydrodynamic noise from air-water interface北大核心CSCD

含水气界面水动力噪声是船海工程结构物经常遇到的一类典型重要噪声,具有机理复杂、声源形式多样、传播影响因素众多等特点。含水气界面水动力噪声与自由面相互作用,受空化、水气泡混合流等影响,对舰船的隐蔽性造成很多负面影响,具有重要的研究意义。分别从自由面噪声、空化噪声和水气泡混合流噪声3个方面进行介绍,并阐述相应噪声的计算方法以及在噪声计算时需要考虑的关键问题和目前所采用的解决方案。最后,展望未来的研究发展方向。     

两相流相互作用下的船模微气泡减阻性能数值仿真

基于两相流理论,对集装箱船船模进行微气泡减阻性能数值仿真研究。分析船模在不同喷气口位置、不同流体含气率、不同喷射速度和不同喷射角度下的流场分布和减阻效果。结果表明:当流体内的微气泡含量过高时,会增大船体的摩擦阻力,流体的含气率为10%～20%时有较好的减阻效果,喷气口在距离球鼻艏后缘约1/3船长附近具有较高的空气覆盖率,喷气口喷气方向垂直向下产生的减阻效果比喷气方向偏向船侧产生的减阻效果要好,且船速较高时可允许含气率较高的流体注入流场并增大减阻效果。     

减压条件下深水圆柱附近气泡的运动特性

为深入探究气泡与附近潜艇的相互作用规律,采用电火花气泡发生装置与高速摄像分析系统,在减压环境中对近似潜艇的深水圆柱周围不同位置的气泡进行研究。并以气泡通过圆柱结构中心的铅垂线为界的分类情况讨论深水圆柱周围气泡的动态变化。实验结果表明：圆柱结构附近的气泡的运动主要取决于气泡与圆柱结构间相对的攻角以及气泡质心到就近圆柱壁面的无量纲距离这两种因素的影响。在此基础上同时考虑减压环境中浮力的因素分析了浮力参数及攻角和爆距半径比对气泡第一周期运动时间和位移的影响,并总结圆柱下侧气泡不同爆距半径比下射流宽度的作用范围变化规律。研究结论为圆柱状的潜艇结构在水下受到攻击时的毁伤状态提供了参考。     

气泡混合土抗冻融循环性能试验研究

为解决冻土地区普通路基由于保温性能差导致的路基病害问题，采用保温隔热性能好的气泡混合土作为路基填料，可起到保护冻土、减少病害的作用。为探讨气泡混合土的抗冻性能，选取了不同容重的气泡混合土试件进行冻融循环试验研究，研究气泡混合土质量及强度损失规律，从而获知气泡混合土的容重对其抗冻性能的影响；进而，向气泡混合土试件中掺入玻璃纤维，探讨其对气泡混合土抗冻性能的增强作用。结果表明：气泡混合土的抗冻性能随着容重的增大而提高，表现为容重越大，所能经受的冻融循环次数越多，抗压强度和质量损失率越低；容重为800kg/m3的气泡混合土试件经过15次冻融循环后抗压强度迅速降低，经过100次冻融循环后，试件的质量损失达到9.2%；而容重为1 200kg/m3的气泡混合土试件在经过50次冻融循环后，抗压强度才开始明显降低，经过100次冻融循环后，试件的质量损失只有4.5%。玻璃纤维能显著提高气泡混合土的抗冻性能，其抗压强度损失率和质量损失率明显较未掺纤维的普通气泡混合土要小，且抗压强度和质量损失的速率明显降低；不同容重的气泡混合土试件掺入纤维后，经过50次冻融循环后，试件的抗压强度损失减少50%以上，质量损失减少40%以上。     

尾流气泡群后向散射光多普勒移谱特性研究

船舶在航行过程中会因为螺旋桨的作用产生大量的气泡,本文利用差动技术研究了尾流气泡群后向散射光多普勒移谱特性,在研究过程中首先阐述了差动多普勒探测原理,然后根据蒙特卡罗模型对整个频移进行无偏估计。最后进行了气泡数密度、气泡速度对后向散射光信号的多普勒频移影响的仿真实验,实验结果表明,二者与多普勒谱频移成正比。     

重型弹性安装设备非标冲击试验考核方法研究

根据现行的舰船设备抗冲击试验考核标准GJB150.18-86,质量大于2.7 t的重型设备需在标准浮动冲击平台(以下简称浮台)上进行冲击试验考核,合格后方可装舰。对于给定时域冲击载荷的重型弹性安装设备的试验考核,则是一个需要解决的问题。该文首先采用目前描述冲击或作用在设备上的瞬态载荷最为广泛的间接方法即冲击谱方法对此时域载荷进行了描述,并将其与浮台冲击谱进行了比较,采用安装频率处谱值等效的方法来确定时域载荷和浮台冲击谱对考核结果是否具备一致性。接着,对一重型弹性安装设备在浮台上按照设计载荷的要求进行了试验,发现浮台低频段由于气泡脉动的影响在其倍频程处呈现振荡效应,影响设备低频段响应的主要因素包括气泡脉动频率、设备安装频率和气泡驱动因子等。最后,通过设置合理的工况,达到了预期的要求。     

引气剂对硬化混凝土力学性能与气泡特征参数的影响

对比研究了烷基苯磺酸盐类与皂甙类引气剂对混凝土力学性能和硬化后含气量、气泡间距系数、孔径分布、气泡平均直径等气泡特征参数的影响。结果表明:当新拌混凝土含气量小于6.5%时,随着含气量的增大,混凝土的抗折强度基本不受影响,抗压强度显著降低,混凝土的折压比提高,脆性显著降低,韧性大幅提高;与新拌混凝土的含气量相比,硬化后混凝土的含气量大幅降低;随着混凝土含气量的逐渐增加,硬化后混凝土的气泡间距系数减小,气泡平均直径降低,气泡总数提高。另外,烷基苯磺酸盐类引气剂比皂甙类引气剂的稳泡性能更好,可使硬化后的混凝土气泡结构更优。     

科考船多波束导流罩线型CFD分析方法与试验验证

针对于科考船多波束导流罩设计和船体线型设计缺少关联分析的主要问题,介绍了一种科考船导流罩线型与船体线型一体化CFD分析方法,综合考虑实船航行过程中船体型线和导流罩型线之间的相互影响。根据这种分析方法,分别对导流罩和船体组合线型的阻力性能和防气泡性能进行了CFD预报,并进行了船模试验。两者吻合良好,验证了此种CFD分析方法的工程实用性。     

水下爆炸气泡载荷作用下船体梁的动态水弹性响应

文章基于势流理论,针对水下爆炸气泡脉动载荷作用下船体梁的动态水弹性鞭状响应及其共振效应进行了研究。阐述了水下爆炸气泡与船体梁之间的流固耦合理论分析,并分别建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和一个船体梁的弹性响应的计算模型。文中以两条实船作为算例,研究了刚体运动对船体梁弹性振动响应的影响,分析了船体梁在气泡脉动载荷作用下产生的共振破坏的机理。