流体力学课外科技创新活动探索

为了使本科学生在校期间能够得到综合能力的训练,面向船舶与海洋工程专业本科学生,在流体力学课程结束后组织课外小组,结合所学流体力学以及其他有关知识,开展与专业培养目标相结合的课外科技创新活动.在实践过程中采取以学生为主体,指导教师起引导作用并参与讨论的研究模式,经过整个活动实践的全过程,学生的创新思维能力、分析问题和解决实际问题的能力以及动手能力得到了很好的训练,同时有为流体力学实验教学增添了一个创新实验台.     

二维船舶微气泡减阻数值模拟

为了研究来流雷诺数、微气泡浓度等因素对减少船舶摩擦阻力的影响,采用Lam-Bremhorst低雷诺拓展的K-ε模型,应用相间滑移算法,考虑了气-水两相的相间阻力、相间升力、相间压力和相间虚质量力以及气泡对湍流的作用,对二维平底型船舶,在船首底部喷射微气泡,进行了微气泡减阻的数值模拟.结果显示：提高边界层内气泡浓度是减阻的重要因素,而来流雷诺数过高对减阻不利.     

船舶前缘引流减阻及流场特性数值模拟

为了减少船舶的粘性阻力,针对一条中低速船舶在其前缘开孔引流探索减阻效果。不计自由液面的影响,采用有限体积法和SIMPLEC算法,湍流模型为SSTk-ω两方程模型,压力采用标准格式,动量方程、湍动能方程和湍流耗散比率方程均采用二阶迎风格式,耦合求解Navier-Stokes方程和连续性方程,分析前缘引流对船体周围流场的影响及减阻效果。计算结果与原型船模的对比性分析显示:船艏压力系数明显降低,尾部压力系数有变化,船体壁面切应力略有降低,引流后总减阻率达到2%以上。     

FC双极板流道截面形状对流场特性影响的数值模拟

针对燃料电池(FC)双极板槽道内流动,基于有限体积法,采用全隐式多网格耦合算法,对不同截面形状的槽道进行了三维流动数值模拟,结果显示在流量相同,槽道截面积相同条件下,半圆形截面槽道的压力降最小,U形截面槽道的压力降次之,矩形截面槽道的压力降最大.研究结果为燃料电池的性能研究提供参考依据.     

船舶吃水对微气泡减阻影响的水池试验研究

针对大比尺平底型船模,分别在船模底部的首、中部安装多孔硅材料板以生成微气泡,在大型拖曳水池中进行了不同拖曳速度、不同喷气量下,吃水对减阻率影响的对比性试验.试验结果表明,仅在首部喷气以及首、中部等量同时喷气且Fr≤0.646时,浅吃水时的减阻效果好.Fr＜0.646时,浅吃水下纵倾角较深吃水明显减小;Fr＞0.646时,浅吃水下纵倾角增幅较深吃水大.试验结果为实船应用提供了有用的依据.     

电除尘器入口气流分布的数值模拟

为了研究电除尘器入口气流分布对电除尘器除尘效率的影响,采用κ-ε双方程模型和SIMPLE算法,对电除尘器流场进行了三维数值模拟.计算结果与实验结果吻合较好,为电除尘器的优化设计提供了参考依据.     

电除尘器气流分布模型实验研究

电除尘器内部的气流分布情况是影响电收尘器除尘效率的重要因素之一.气流分布模拟实验是了解和掌握电收尘器内部气流实际分布情况的有效手段,通过运用相似原理,对电除尘器的气流分布进行模拟试验,找出适合该电除尘器气流均布要求的气流分布板型,为工程设计提供参考.     

流体力学实验教学改革思路初探

针对大学工科专业技术基础课程流体力学的实验教学及其特点和内容,从创新思维人才培养的角度出发,转变以往那种实验教学仅为课堂理论教学的辅助性教学模式,给流体力学实验教学做出了重新定位,提出了流体力学实验教学应具有自身的系统性和独立性,因才施教,个性培养,激发学生的自主学习积极性和创造才能.建立两个层次的分级式开放性实验教学体系,对学生进行分级式实验考核制度.     

分解炉内流动特性数值研究

针对某分解炉的实际尺寸,采用Realizable k-ε模型,SIMPLE算法,二阶迎风差分格式,按两种不同的进口条件对炉内三维湍流流场进行了对比性数值模拟．计算所得速度、压力、温度及湍动能分布规律合理,从流动的角度分析表明该炉的生料进口、煤粉进口位置设计的合理性,对其深入研究具有参考意义．     

前缘引流对船舶阻力及伴流分布的影响

针对一双艉无球艏的中速船,采用SIMPLEIC算法和SSTk-ω湍流模型对原型和开孔引流模型进行数值模拟计算,探讨不同开孔形状、开孔尺寸和出流位置对船舶艉部流场特性和阻力的影响规律。计算结果表明：开孔引流在本船上未能实现有效减阻,但不同开孔参数下阻力变化规律明显;引流对船舶艉部流场分布影响显著,改善了艉轴处伴流场分布,对提高螺旋桨推进效率有益。