浸没式喷水推进自航试验及数值模拟

浸没式喷水推进器与船体高度融合,难以通过试验的方法测量推进器各部件受力,因此文中采用船模水池试验和数值模拟相结合的方法来分析浸没式喷水推进的水动力特点。该文首先开展了船模拖曳阻力试验,测量了船模阻力、纵倾角及重心升沉。然后开展船模自航试验,测量了船模纵倾角、升沉及轴的转速、力矩、推力等数据。基于CFX软件,对拖曳阻力试验及船模自航试验进行了数值模拟。在四个不同航速下的数值模拟中,阻力计算误差在3.7%以内,轴推力计算误差在2.7%以内,轴力矩计算误差在4.6%以内,试验测量值和CFD预报值吻合较好。通过数值模拟可以进一步得到浸没式喷水推进器上各部件的受力情况,泵的流量、扬程及其它流场信息,克服了浸没式喷水推进器推力测量和流场测量的困难。     

喷水推进三体船阻力与自航数值模拟研究

建立考虑纵倾角及重心升沉等姿态变化的喷水推进三体船阻力数值计算方法,并与船模拖曳阻力试验进行对比,再开展船模自航试验的数值模拟,分析数值计算与模型试验的误差。通过数值模拟可以进一步得到喷水推进器上各部件的受力情况、泵的流量、扬程及其他流场信息,为研究船体与喷水推进装置的相互作用影响规律以及喷水推进与高速三体船的总体匹配设计提供参考。     

喷水推进舰艇自航运动数值计算研究

喷水推进舰艇因具备快速性和高机动性等特点而备受国内外研究人员的关注,本文以T-CRAFT登陆模型艇为研究对象,在RANS计算框架下采用VOF方法和SST k-ω湍流模型对喷水推进舰艇的自航运动进行了数值计算研究,通过与静水阻力及单独喷泵试验结果进行对比,验证了该数值计算方法具有较高的计算精度。同时,开展了设计航速下“艇泵一体”的数值模拟,分析了喷水推进舰艇在设计航速下不同时刻波形云图及流场演化过程,对比分析了艇拖曳和自航下的阻力与姿态变化。研究结果表明：艇尾兴波左右两侧对称均匀,相比拖曳艇体自航阻力增加,纵倾角增加,吃水增加,艇体流线和喷口处流线整体均匀,在转子处存在微小漩涡;水流从转子入口流至喷口速度不均匀系数降低86%,在喷口处呈现较均匀状态,从叶片进口边到叶片出口边,叶片载荷先增大后减小。进一步分析表明,中间流线相对位置0.6～0.8处载荷较大,说明相比前半段叶片,后半段做功能力更强。     

REGAL货船实尺度自航数值模拟

以REGAL货船为研究对象,利用CFD软件STAR-CCM+对其进行实尺度自航数值计算,求解分析船体和螺旋桨周围粘性流场,将船体阻力、螺旋桨推力与扭矩计算结果与劳氏船级社的海上试验测量结果进行比较,计算结果阻力最大误差为4.5%,推力和扭矩最大误差分别为8.6%与2.7%。研究结果表明,实尺度自航数值模拟在一定范围内具备可行性,计算过程可为相关工程应用提供参考。     

自航式实体模拟目标受鱼雷撞击冲击力计算仿真

本文采用有限元分析方法,构建某重型鱼雷、自航式实体模拟目标几何模型及参数,对鱼雷撞击自航式实体模拟目标的冲击力进行仿真计算,得出自航式实体模拟目标的变形以及塑性应变,为自航式实体模拟目标的安全防护设计提供技术支撑。     

基于自航流场数值模拟的舵球节能流场分析

本文采用快速性数值模拟方法对加装舵球的36000吨散货船进行了节能评估。结果显示,加装舵球能起到一定的节能效果。之后本文对有、无舵球的两种方案的自航数值模拟流场进行了对比,分析获得了舵球节能的原理。本文模拟结果不仅可作为模型试验的有力补充,也可为舵球的优化设计提供重要参考。     

自航绞吸式挖泥船综合电力推进系统设计

本文介绍了某自航绞吸式挖泥船综合电力推进系统的设计方案,然后针对系统各设备的配置及功能实现进行了详尽的介绍。     

船模自航试验数值模拟研究

基于SHIPFLOW软件,对螺旋桨敞水试验、船舶阻力试验和自航试验进行数值模拟,并依据试验结果验证。发现数值模拟能够较好地预报螺旋桨的推力系数、扭矩系数、船模的阻力系数和自航因子及推进效率,为船舶的线型设计和螺旋桨设计提供有效的数值参考。     

喷水推进组合体组合舵在不同航态下的内部流动数值模拟

喷水推进组合体作为我国独创的一种节能型推进装置,其推进效率、操作性能和变工况适应能力的优势显著,在研制到应用的过程中已得到充分体现。通过调整舵壳及舵板的转动角度实现航态控制,对不同转动角度下的推进组合体各部件及整体进行受力分析,并对不同航态下组合舵的内部流动及尾流场进行分析。结果表明：舵壳和中舵板的同步转动改变了组合舵内部流道的压力和速度分布以及喷口后流体的流动方向,以此控制船舶正航转向;小角度转动时相对转动与同步转动效果相似;通过对中舵板转动角度的调节可控制前后出流方向的流量,中舵板在较大相对转动角度时将使得舵内有效流道面积减小,喷口尾流从舵内偏折并从间隙反向喷出,可控制船舶减速或倒航。     

波浪动力艇模型自航试验及数值仿真

为解决受控主动摆翼驱动装置复杂、机械效率较低的问题,研究依靠升沉运动产生的力矩来驱动俯仰运动的被动摆翼装置,并将其应用于波浪动力艇。在波浪作用下,将被动摆翼安装于艇体底部的一定位置处,产生的推力即可推艇前进。在模型试验中,通过改变波浪周期、波高和控制机构的设置,比较试验艇的自由航行速度。结果表明,试验艇的航速与波高呈正相关关系,且当波长与船长之比约为1.8时推进效果最佳。通过数值仿真,显示两种控制机构配置时的水翼工作过程,并估算在一定波浪参数下波浪动力艇可达到的航速,所估算的航速与试验结果吻合较好。     

试论高速船的安全航行

分析高速船独特的船舶操纵特性对航行安全的影响,并提出高速船在值班、瞭望、安全航速以及雷达避碰中应注意的问题,并就《1972年国际海上避碰规则》中关于高速船的相关条款提出修改、补充意见。     

基于桥区水流数值模拟的桥墩对通航影响分析

建桥后桥墩会干扰桥区水流的流动,进而对桥区通航产生不利影响。为了保证桥区通航安全,有必要了解建桥前后桥区水流的变化情况。数值模拟方法是桥梁设计阶段分析建桥前后桥区水流变化及其对通航影响的一种有效方法。以长江河口地区为例,通过桥区水流数值模拟分析建桥对通航的影响。首先建立了长江河口段的江阴至青龙港(北支)、杨林(南支)河段的二维有限元水动力数学模型,并用实测的潮位和流速资料对模型进行了验证;随后以苏通大桥为例建立桥墩模型进行数值模拟,从建桥前后流速和流向的变化两方面分析了建桥对通航的影响,并计算了通航影响宽度。算例结果表明所采用的数值模拟方法及其软件具有工程实用性,可用于分析建桥对通航的影响。     

基于间断有限元方法的可压缩水高速冲击平板特性研究

基于任意欧拉拉格朗日（ALE）方法,忽略流体的粘性,建立水射流冲击刚性平板的数值模型。为了更为精确地捕捉流场中压力波,该文推导了在ALE框架下的间断有限元方法。该方法易于提高数值离散的空间精度,数值稳定性较
　　好,利于精确模拟高速水射流冲击过程。对于自由液面的变形,采用径向基函数方法确定网格单元的速度。该方法采用边界网格节点的信息去推导出内部网格节点的信息,不需要单元信息。平头水柱射流冲击的数值结果与Autodyn的数值结果吻合较好。在验证方法合理性的基础上,文中对平头及圆头水柱中压力波的分布特性进行了分析。数值结果表明：当冲击在平板表面时,会在产生一个压力波之后向水域内传播,且使得平板受到较大压力的作用。此外,圆头水柱的射流冲击将会产生一个更大的压力峰值。     

绕船体自由面周围三维粘性流场的数值模拟

本文采用有限体积法通过求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程数值模拟了包括兴波的三维船体周围的粘性流场,湍流模式使用了子网格尺度模式(SGS)和Baldwin-Lomax模式相结合的混合模式.对于自由表面的处理,采用了任意拉格朗日-欧拉方法,网格为不仅与物体表面贴体,而且与自由表面贴体的动网格,即随着自由表面的变化要不断地重新划分网格.虽然此方法需要很长的计算时间,但能较好地描述船体的兴波情况.本文计算了系列60船模在Fn=0.316,Re=1.9×106时带自由面的粘性流场,计算结果与试验结果吻合较好.，An finite - volume method solving of incompressible RANS Equations is developed for the numeri-cal simulation of three - dimensional viscous flow with free - surface about a ship. A hybrid turbulence mod-el by combining the sub - grid scale (SGS) model and the Baldwin- Lomax model is used in this pa-per. The arbitrary - Lagrange - Euler formulation is devised for the treatment of free surface boundary condi-tion. The boundary - fitted coordinate system is fitted not only to the ship hull surface but also to the freesurface, so the computational grid is regenerated to follow the free surface deformation. Although this methodneeds spend much longer computational time, but it can fairly display wave pattern made by a ship. The nu-merical simulation has been carried out for viscous flow with free surface past Series 60 ship hull at Fn =0. 316, Re = 1.9 × 106. The computed results are in reasonable agreement with experimental measure-ments.     

基于飞行轨迹的捷联惯导系统算法仿真

根据载体在空间中的运动特点,利用工程软件Matlab对基于飞行轨迹的捷联惯导系统算法进行了仿真。先是通过建立基本运动模型模拟出载体的飞行轨迹,然后进行逆运算求出陀螺仪和加速度计的模拟输出量（角速度和比力）作为系统输入,并加入模拟噪声,最后通过合理的力学编排计算出运动载体的位置和速度信息,仿真结果验证了算法的正确性和系统的可行性。     

三维刚体椭圆头结构高速倾斜入水冲击模拟

分析结构入水抨击载荷的非线性问题,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立三维刚体椭圆头结构入水模型,采用软件中的ALE算法,研究结构以不同入水角度和入水速度高速倾斜入水时,结构在入水初期所遭受的冲击压力峰值,得到不同条件入水时的压力峰值曲线,同时观察到在冲击入水初期自由液面的变化和伴随现象。     

全铝制高速艇惯性导航系统海上试验方法研究

惯性导航系统以其精度高、自主、隐蔽性强等特点得到越来越多地应用。海上试验在整个惯性导航系统设计、研制、交付使用过程中扮演重要的角色。通过探讨全铝制高速艇惯性导航系统海上试验方法,并经实践证明了方法的可行性,为惯性导航系统在高速艇上的安装、试验积累了经验。     

关于码头通航仿真模拟的若干思考

应用模拟器对港航工程进行仿真,得到在模拟环境下船舶航行及靠离泊相关数据.分析国内进行通航安全评估模拟试验的现状和不足.探讨制作精确的水域电子海图,设计船舶模型和仿真水流、潮汐、海浪,建立模拟地区三维视景模型,优化模拟试验方案,提高仿真模拟精度.