海洋立管涡激振动的数值模拟研究

利用计算流体力学软件CFX分别对刚性和柔性立管的涡激振动进行了二维数值模拟.首先在雷诺数为200时,采用不同的湍流模型,计算了刚性立管的升力系数(CL)和阻力系数(CD).与其它文献结果的比较表明,大涡模拟(LES)在计算精度上要优于其它湍流模型.然后分别计算了不同约化速度下立管的升、阻力系数、漩涡脱落频率以及无因次振幅,分析了流固耦合对立管涡激振动的影响,得到了升阻力系数随雷诺数的变化规律以及“锁定(Lock-in)”现象发生的约化速度范围.     

敞水舵水动力的数值模拟

直接用Euler/N-S方程求解水翼绕流的计算和设计问题,是目前这一领域研究的热点.在大型通用CFD商业软件FLUENT平台下,利用有限体积法和RNG湍流模型直接求解RANS方程对敞水舵流场进行了数值模拟,并计算了敞水舵水动力性能.利用SIMPLE算法求解,采用了二次迎风格式离散动量方程和离散湍流能量方程,所得结果和试验数据、实际情况进行比较,吻合性比较好,对于敞水舵的水动力性能研究和设计具有一定的参考价值.     

动力定位深海采矿船作业过程数值分析

深海采矿是一种高科技且高难度的深水、超深水采矿技术,以往的研究成果中对采矿船动力定位过程与立管及设备耦合分析尚不充分.该文采用势流理论分析采矿船水动力性能,采用集中质量法与Morison方程对立管与中继舱进行动力学建模.船舶动力定位系统采用PID控制器结合Kalman滤波进行建模,同时模拟了推力分配单元,充分计及动力定位对耦合运动系统的影响,完成采矿船动力定位过程中的深海采矿系统时域耦合数值分析;计算获得指定海况下的采矿船、中继舱的运动状态,立管的张力以及推进器推力等信息;分析了动态模拟中动力定位的影响.仿真过程对于深海采矿设计分析具有参考价值.     

新型深水多立柱FDPSO流场特性及水动力性能研究

文章基于分离涡数值模拟法对不同来流速度和不同来流方向下FDPSO水动力系数（包括阻力系数、升力系数和压力系数）进行了数值模拟和分析。主要结论如下：升、阻力系数时历曲线表现为“脉动性”,由于上游立柱周期性尾涡作用,导致下游立柱阻力系数较上游立柱系数略大;下游立柱升力系数周期性强于上游立柱。由于浮箱布置不同,串列与并列浮箱之间阻力系数与升力系数表现不同。由于P5位于P1“屏蔽区”,导致P5阻力系数较P1阻力系数小;而P6受到P8尾流作用,导致P8阻力系数较P6大。由于并列浮箱之间流体排斥性作用,导致P3和P7、P4和P6升力系数均值为一正一负,但P4和P6所受升力系数较P3和P7要大。由于流场三维特性与尾涡各向向异性特点,导致不同截面下压力系数为“W”型变化趋势,表现出驻点/尾涡撞击点、边界层附着区和尾涡分离区域。     

海岸河口水动力数值模拟的研究方向

海岩河口水动力数值模拟的发展新动向：（1）发展高、新、精、细模型；（2）开发多因素过程模拟；（3）建立与物模结合的复合模型；（4）实现智能型可视化模拟系统；（5）研制随机数值模拟。     

船用开孔舵水动力性能研究

本文给出一组开孔率为0～30.19％的船用平板舵的水动力性能试验曲线,分析了开孔舵的原理,并对开孔翼绕流理论计算中的透气系数(Porosity Co-efficient)进行了分析,得到了开孔平板的透气系数的具体数值,使开孔舵的升力特性的理论估算有了可能。     

幕墙式防波堤水动力特性的数值模拟研究

基于CFD开源程序库OpenFOAM,采用不可压缩粘性两相流模型,以VOF方法捕捉自由面,利用速度入口边界造波法造波,通过添加松弛因子的方式消波,建立二维数值波浪水槽,模拟分析幕墙式防波堤的水动力特性。利用物理模型试验数据,验证数值模拟结果的可靠性。数值算例表明:当消浪室相对宽度为0.08～0.10,下垂板相对吃水深度为0.09～0.12时,幕墙式防波堤消浪效果最好;下垂板底角的方向对消浪效果影响较小,但对下垂板受力影响较大,综合考虑消浪效果与波浪力,推荐下垂板底角位于右下端;下垂板周围存在明显的涡旋,能够有效耗散入射波能量。文章所建立的二维数值模型可以有效模拟波浪与幕墙式防波堤的相互作用,为工程优化设计提供科学指导。     

填海造陆围堰工程龙口水动力数值模拟

基于FVCOM模型,结合实际工程建立工程区域水动力数值模型,分析填海造陆围堰工程在不同口门宽度和不同潮位条件下龙口处的流速变化情况。结果表明：1）龙口区域潮流方向垂直于口门方向,大潮时期流速较大,小潮时期流速较小,且随着口门宽度增大,流速逐渐变小;龙口端部的聚集效应导致流速最大值出现在距离口门两端20 m左右的位置,而在口门中部较小;涨急时刻的流速明显大于落急时刻。2）工程龙口宽度在保护期宜取200~250 m,堵口期宜取100~150 m;保护期应注意龙口两侧端部附近区域的冲刷情况,堵口期应选在月小潮期间。总体而言,龙口宽度对周边流速影响明显,总结了不同工况下口门流速特点,根据数值模拟结果给出龙口宽度建议值,并通过数据分析给出龙口堵口期的合理时间。研究成果可为类似工程设计和施工提供参考。     

进水口流动对水翼组合体水动力影响的数值模拟和试验验证

本文采用偶极子面元法求解进水口流动对水翼组合体水动力的影响。为模拟进水口流动，本文在进水管口内侧选取一剖面作为进水口控制面，以其上的速度通量来表征进水口流量，并设速度为均匀分布。在线化自由液面条件下，建立了水翼组合体一进流组合体绕流的数学模型，并编制了相应的计算程序。本文对两种典型试验状态进行了数值模拟，所得的计算结果与试验值相当吻合。本文的计算方法为水翼艇翼航性能预报及水翼－－喷水推进组合系统性     

长江口水动力特性变化的数值模拟分析*

利用数学模型,分别模拟计算长江口不同地形、不同工程条件以及不同径流量影响的潮流场,在此基础上,统计分析深水航道三期地形和工程条件下,大、中、小潮和不同径流量时各汊道涨落潮量和净泄量以及分配比例。在模拟计算深水航道工程前和二期工程后长江口潮流场的基础上,统计分析各汊道涨落潮量和净泄量及其分配比例。     

升力鳍伺服系统非定常水动力特性的研究

重点研究了升力鳍升力及转矩与鳍角的非定常水动力特性。通过对鳍升力和转矩的非定常水动力特性试验数据的分析,提出了升力鳍系统的鳍角与升力的换算关系应建立在非定常水动力的基础上。以Theodorsen理论为基础,利用水动力试验数据,修正了基于Theodorsen理论的计算升力系数的公式,提出了修正的升力转矩非定常水动力的数学模型,经实例计算仿真结果与水池试验结果比较,验证了该数学模型的正确性。利用该数学模型直接计算升力,可以省去复杂的、可靠性低、误差大的升力测量装置及复杂的升力计算。该研究也进一步充实了升力鳍非定常水动力特性的理论研究,解决了升力计算的问题。     

Effect of wave boundary layer on sea-to-air dimethylsulfide transfer velocity during typhoon passage

A full-spectral third-generation ocean wind–wave model (Wavewatch-III) implemented in the South China Sea is used to investigate the effects of the wave boundary layer on the drag coefficient and the sea-to-air transfer velocity of dimethylsulfide (DMS) during passage of Typhoon Wukong (September 5–11, 2000) with a maximum sustained wind speed of 38 m s^− 1. The model is driven by the reanalyzed surface winds (1° × 1°, four times daily) from the National Centers for Environmental Prediction. It is found that the wave boundary layer evidently enhances (16.5%) the drag coefficient (in turn increases the momentum flux across the air–sea interface), and reduces (13.1%) the sea-to-air DMS transfer velocity (in turn decreases the sea-to-air DMS flux). This indicates the possibility of important roles of wave boundary layer in atmospheric DMS contents and global climate system.     

船用组合舵水动力系数的回归公式

本文以文献［１］介绍的ＮＡＣＡ和ＷＺＦ剖面组合舵的模型风洞试验资料及图谱为起点,采用多元线性回归对图谱数据进行了回归分析,导出了较为精确实用的组合舵水动力性能特征参数计算回归公式,具有使用方便,精度可靠的特点,为用户开拓了舵设计的新途径。     

粘性对船舶操纵运动水动力影响的探讨

船舶操纵运动水动力学理论计算研究,一直受到广泛重视,但现有的方法都示达到的实用阶段,本文提出了考虑边界层排挤厚度影响的等价船体法和计及分离涡影响的粘性损失法,旨在分析结果对船舶操纵运动水动力的影响,对充实和完善船舶操纵运动水动力的理论计算方法作了一些探讨。     

减摇鳍与舭龙骨组合体定常升力数值计算

运用涡格法（ＶＬＭ）建立了前后两对鳍与中间舭龙骨构成组合的定常升力的数值计算模型,其中考虑了梢涡和尾涡的分离与卷起、计算结果与文献［１］的试验结果吻合良好。     

平头方尾运输船舶开槽减阻研究

传统的平头方尾型运输船舶具有载重大、吃水浅的优点,但航行阻力大,航速低。本文针对该船型开展了开槽减阻的研究,通过在船底开设纵向槽道对艏部高压区进行引流减阻,来实现该船型高航速运输的要求。船体流场及阻力采用RANS方法进行数值模拟,并计及航行姿态的变化。通过改变槽道长度、宽度以及槽道顶板的形状,研究了减阻效果与槽道几何尺度的关系。针对某型船船的研究表明,船底槽道的引流量是影响减阻效果的主要因素,当采用纵向贯穿的槽道,且槽道顶板的折角点设在船中时,可使原船30节时的减阻率达到24%以上。