水面舰船风尾流效应减弱的模拟研究

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究了在机库门上方加设一斜板扰流器对正向风条件下水面舰船风尾流的影响,得到了斜板不同倾角下飞行甲板上方及舰船后方的流场结构。加装扰流板将增加飞行甲板上方区域的湍动能,扰流板倾角为30°和60°时,将减小飞行甲板上方区域左右两侧的最大湍动能。加装否扰流板和扰流板倾角大小,对飞行甲板上方显著湍动能出现的时间间隔影响不大。扰流板倾角为60°和30°时,飞行甲板上方区域航向速度与不加装扰流板差异不大;扰流板倾角为0°时,则航向速度明显增加;而扰流板倾角为90°时,则航向速度有所减小。当扰流板倾角为0°时,飞行甲板上方区域垂向速度分布与无扰流板时没有多少不同,当扰流板存在一定倾角时,机库门附近区域的下洗速度较无扰流板时有所下降,倾角为60°时下洗速度下降最明显;扰流板倾角对飞行甲板上方的下洗速度区域大小影响不大。     

烟囱热排烟对舰船甲板风下洗影响的大涡模拟

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究迎面来风条件下、烟囱热排烟对舰船甲板风下洗气流的影响,得到舰船飞行甲板上空下洗与航向、横向速度随时间的变化。较无热烟气排出,热排烟使飞行甲板上方的下洗速度时均值减小,其脉动幅度增加;飞行甲板上距离机库门相同的位置上,越靠近首尾对称面,热排烟对下洗速度的影响越大;越靠近舰尾区域,热排烟对飞行甲板风下洗速度的影响越小。     

烟囱热排烟对舰船甲板风下洗影响的大涡模拟

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究迎面来风条件下、烟囱热排烟对舰船甲板风下洗气流的影响,得到舰船飞行甲板上空下洗与航向、横向速度随时间的变化。较无热烟气排出,热排烟使飞行甲板上方的下洗速度时均值减小,其脉动幅度增加;飞行甲板上距离机库门相同的位置上,越靠近首尾对称面,热排烟对下洗速度的影响越大;越靠近舰尾区域,热排烟对飞行甲板风下洗速度的影响越小。     

基于DES的舰船空气尾流场特性分析

舰船上层建筑后方产生湍流尾流场会对舰载直升机的操纵产生严重威胁。采用CFD方法对舰船空气尾流场的特性进行分析研究,突破了雷诺时均方法的局限性,使用分离涡模拟(DES)方法求解瞬态舰船尾流场,按照一定频率采样流场数据,得出的平均流场明显比RANS方法的结果更贴近实验数据,证明了此方法的有效性。同时,运用DES方法直观地观察尾流场的涡特性、流动分离和再附着等特征,发现涡结构及其不对称性是舰船空气尾流场的主要特征,涡强度在烟囱处突然增强,可能对直升机的操纵产生不利影响。     

基于数值仿真和TOPSIS的舰船甲板流场质量分析

为了能够较便捷的对舰船甲板气流场进行评价,本文在数值仿真的基础上采用基于改进优劣解距离法(TOPSIS)对甲板流场进行排序。此外,评估了不同风向和风速条件下的流场,并与数值结果进行比较。结果表明,运用TOPSIS方法对SFS2舰船在不同工况下的流场质量进行优劣排序,可以得到与数值仿真相同的规律;在相同的相对风速下,关键点的侧风风速越大,流场质量越差;TOPSIS法的评估结果与研究关键点位置的选取有关。     

化学药剂产生气泡幕模拟舰船尾流分析

介绍了如何利用化学药剂与水反应生成气泡幕模拟舰船尾流。只有当模拟尾流的声强度和真实舰船尾流的声强度相同或者相近时才有可能成功对抗尾流自导鱼雷,而模拟尾流的声强度和单位体积气泡含量相关。本文从气泡幕单位体积气泡含量和气体含量以及所需化学药剂量三个方面对此方法进行了分析。     

舰船气泡尾流特性的数值模拟和实验研究

文章基于N-S方程,并结合两相流的相关模型,数值模拟了双桨实船气泡尾流。通过海水中气体含量的变化情况,分析了尾流气泡产生、增大、破碎和消失等过程。得到了近场扩散区和远场尾流区中含气量的空间、时间分布特性。研究结果表明,近场尾流区中海水含气量基本以乘幂格式衰减,而在远场尾流区,则与指数衰减格式符合得较好。用光学的方法模拟测量了舰船尾流的衰减规律,实验结果与文中的理论数值结果一致。     

航母甲板风对舰载机进舰轨迹流场影响分析

舰载机着舰轨迹上的流场特性对舰载机的安全准确着舰具有重要影响。本文以"尼米兹"级航空母舰为研究对象,建立简化三维数模,并对其舰载机进舰轨迹进行分析。基于Ansys软件,采用结构化网格对整个流场分析区域进行网格划分,并进行流场仿真。分析不同风速和风向角下舰载机进舰轨迹上的流场特性,分析表明:舰载机进舰轨迹上的垂向风影响随着甲板风和风向角的增加而增大;侧向风随着甲板风的增加而震荡加剧,且风向角越大,侧向风峰值也随之增加。     

舰船气泡尾流特性研究现状

为了对水面舰船尾流的特性和产生机理进行试验测量和理论分析,并以此为基础,建立舰船气泡尾流模拟系统,进而研制声光复合尾流自导系统.在阅读相关文献及参考相关试验结果的基础上,对舰船气泡尾流特性的研究现状进行了总结.从气泡的运动、气泡的分布及气泡数密度变化规律3方面阐述了尾流中气泡特性;从舰船尾流的长度、宽度、深度3方面描述了气泡尾流几何特性的数学模型;指出了气泡尾流特性的研究方向以及急需解决的2个重要问题.     

影响舰船尾流生物致光的海洋环境要素研究

舰船在富含发光生物的海域航行时由于螺旋桨的机械扰动会产生生物光尾流效应,本文介绍了尾流生物发光的机理和发光类型,提出了发光生物的食物链模型,理论分析了水温、盐度和透明度等海洋环境要素对叶绿素浓度的关系.采用调查船出海实测的方法研究了海洋环境要素对舰船尾流生物发光的影响,得出在水温、盐度较高以及恶劣海况下舰船尾流更容易引起生物体发光的结论.     

利用缩比模型CFD数值模拟计算舰船舰面空气流场相似准数的影响探讨

舰载航空系统是现代舰船的重要组成部分,舰船空气流场对舰载机起降的安全性有明显的影响,因此,舰船空气流场特性研究对全船总体性能具有重要意义.目前,对舰船空气流场的研究方法主要有实船测量、模型试验及数值模拟等方法,利用缩比模型对舰船舰面空气流场进行CFD数值模拟具有成本较低和周期较短的优点.缩比模型计算需要考虑相似性问题,文章针对此问题从缩比模型的采用、流场模型试验时相关的相似准数影响等方面加以讨论,其中还针对模型试验时不同雷诺数的影响进行了数值模拟计算.     

基于舰载机起降限制的舰船气流场特性评估方法初探

对具有搭载舰载机能力的舰船而言,其气流场特性的评估取决于对相应舰载机的起降气流条件限制。通过对美国LHA型舰缩比模型的数值建模,结合两种舰载机起降的气流场限制条件对计算结果进行对比分析。在相同定常来流工况下,分别以±15°风向角对该型舰数值模型的两个起降点进行模拟取值,结合直升机和固定翼短距/垂直起落飞机的起降特性和气流限制条件,尝试提出一种评估舰船气流场特性的直观方法,并得出不同甲板气流区域受上层建筑影响的有关结论。     

半穿甲型舰炮弹药打击舰船舷侧毁伤效果数值仿真

半穿甲型舰炮弹药在命中舰船舷侧后发生爆炸,在爆炸过程中弹丸的侵彻动能和装药产生的爆炸冲击波会对舰船舷侧结构造成毁伤。分析舰船舷侧的结构特性和弹目交会情况,采用数值仿真方法构建仿真模型,分析半穿甲型舰炮弹药在靶前炸、靶中炸、穿靶炸等工况条件下对舰船舷侧的毁伤效果。结合实尺寸舱室模型试验结果对毁伤效果进行验证,预测在实际作战时弹药起爆点位置、末端着速对舰船舷侧毁伤结果的影响。     

船舶结构碰撞相似律的数值研究

针对船舶耐撞特性研究问题的特点,提出进行结构碰撞相似律研究的必要性和重要性。利用相似理论分析了碰撞过程的相似参数,建立了船舶结构耐撞性研究中的相似律关系。在此基础上以平板结构撞击特性研究为计算模型,应用显式有限元程序MSC/Dytran对满足比例关系的撞击过程进行数值仿真计算。计算结果表明,原型与比例模型的撞击响应特性符合相似律。考虑到船用材料的率相关性,针对相似加筋圆柱壳结构进行撞击比较分析,认为由于高强度低合金结构钢的率效应不敏感,且撞击载荷速度较低,相似律仍然成立。     

船舶进气系统进气特性的数值研究

采用三维数值模拟的方法,对某船舶进气系统整体气路进行求解,研究中考虑消音器、竖井、进气蜗壳等结构。采用定常方法研究百叶窗、滤清器、消音器等结构的阻力对进气系统的影响,结果表明所采用的模拟各结构阻力的方法是有效可行的。采用非定常的方法研究外界条件变化对进气系统进气能力的影响,并得到前后压差随测点位置和外界条件的变化规律。     

拖船操纵运动中水下拖缆的数值模拟分析

采用凝集质量法建立海洋＂缆—体＂系统数学模型,对拖船从稳定直航到回转操纵过程中的拖缆构型、拖体深度变化以及拖缆张力变化等进行模拟仿真研究。通过2个算例,验证程序的正确性,并分析拖船操纵中影响拖体阵列的参数。     

传统双层舷侧结构的碰撞数值仿真研究

船舶碰撞是船体结构在很短的时间内承受巨大碰撞载荷作用的一种复杂非线性动态响应过程。应用非线性有限元数值仿真方法研究了传统双层舷侧结构在正碰状况下的碰撞性能,分析碰撞过程中舷侧结构的损伤特点和吸能特性,为研究提高舷侧结构抗撞性提供参考。     

M船型阻力数值模拟

采用商业软件fluent对M船型阻力进行数值模拟,用VOF方法处理自由液面,得到不同航速下M船阻力。将数值计算结果与模型试验结果进行比较,在Fr〈1时,数值计算结果与船模试验吻合;1     

船舶涂装车间VOCs废气排除效果数值模拟

针对大型船舶涂装车间,建立用于两种不同通风方案和挥发性有机物（Volatile Organic Compounds,VOCs）废气扩散的数学模型。运用数值模拟方法,研究不同通风方案的气流速度场和气流压力场的分布特点及其对VOCs废气排除效果的影响规律。结果表明：侧进侧排（Side Intake and Side Discharge,SISD）式的原有通风方案导致车间VOCs废气不断向车间顶部累积,通风效率较低;而侧进底排顶部补风式的优化通风方案可有效提升车间湍流区域面积和风速,对VOCs废气排除效果作用显著。研究结果可为船舶涂装车间通风系统的优化设计提供参考依据。     

基于ABAQUS的船舶搁浅数值仿真研究

船舶搁浅性能研究是船底结构设计的一个重要环节。应用国际上通用的动力有限元程序ABAQUS/EXPLICIT对船舶搁浅动力学过程进行仿真研究。通过系列仿真试验,对不同搁浅位置及摩擦系数的情形下船底结构的搁浅性能,包括结构的损伤变形、搁浅力和能量的吸收分别进行对比和分析,得到一部分重要的结论,为船舶搁浅性能的评估及结构优化设计提供重要依据。