不同湍流模型下圆柱涡激振动的计算比较

为应用计算流体力学的方法模拟圆柱体的涡激振动问题,文章采用有限体积法结合两种不同的湍流模型（RNG k-ε和SST k-ω湍流模型）求解时间平均的纳维尔-斯托克斯方程（RANS）,对低质量比弹性支撑的刚性圆柱体在均匀来流中的的涡激振动问题进行了研究。计算对象参照Govardhan和Williamson的物理模型实验中的参数,通过比较两种湍流模型下圆柱体的振幅响应、频率响应及三个响应分支的水动力系数和尾涡模式,分析了两种湍流模型模拟结果的差异及原因,结果表明：RNG k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型的模拟结果差异很大,不论在振幅响应和频率响应上的计算上,还是对升力的谱分析上,SST k-ω模型的计算结果都更接近于真实的物理现象,并且采用SST k-ω湍流模型成功地模拟出了2P模式。因此从整体上说,SST k-ω湍流模型的模拟效果要优于RNG k-ε湍流模型。     

长周期波浪下双浮箱浮式防波堤消浪性能*

长周期波作用下浮式防波堤消浪性能的研究对于浮式防波堤的工程应用起着重要作用。基于开源软件OpenFOAM,采用RANS方程和SST k-ω紊流模型模拟流场,通过重叠网格方法实现波浪-浮式防波堤相互作用的模拟。移植并应用MOODY程序库,构建二维流固耦合双浮箱数值波浪水槽模型。通过已有物理模型进行验证,证明模型的可靠性。进而开展单双浮箱消浪性能对比研究,分别研究波高、浮箱个数、浮箱间距和锚链刚度对浮箱消浪性能的影响。得出结论：1）波高增加时浮箱消浪性能提高;2）为提高消浪性能,应尽可能采用双浮箱（或者多浮箱）缩短浮箱间距;3）增加锚链刚度也可以提高浮箱的消浪性能。     

基于流固耦合的减摇鳍鳍翼力学性能分析研究

采用Fluent和有限元软件Ansys对某鳍翼外部流场和结构响应进行了流固耦合分析,其中流场计算采用k-ω湍流模型和RANS方程,结构计算采用弹性力学结构力学方程。通过变形和应力分布表明:在流固耦合作用下,鳍翼最大位移发生在翼梢部,鳍翼根部接触处存在明显应力集中现象。     

线性方程组求解方法对不规则频率影响范围及消除效果的影响

针对使用边界元方法计算波浪对结构物作用问题中所出现的"不规则频率"现象,对比了直接法与迭代法求解线性方程组时"不规则频率"的影响范围.并基于修改积分区域方法消除"不规则频率"的积分方程,研究了求解方法对"不规则频率"消除效果的影响.计算结果表明,采用迭代法求解会使"不规则频率"的影响范围显著增加,也会影响"不规则频率"的消除效果.因此,推荐使用直接法对线性方程组进行求解.     

一类非线性波动方程的整体吸引子

为了更好地了解非线性波动方程解的性态，研究了一类含有混合导数项的非线性波动方程的整体吸引子的存在性问题：在引用Kuratowski测度的定义并对其基本性质进行讨论的基础上，通过渐近先验估计，证明了解半群{S（t）}t≥0在Kuratowski测度下的渐进光滑性，从而得到了这类含有混合导数项的非线性波动方程在H0^1（Ω）×L^2（n）上的整体吸引子的存在性定理．     

三维数值水池的水波衰减特性分析

为了研究数值水池的波浪衰减特性，本文以N-S方程为控制方程，基于有限体积（Volume of Finite，VOF）法和湍流模型RNG k-ε，通过在流场入口处添加速度的方式，模拟了波浪的生成与传播过程；并且在水池末端添加动量源项实现了波浪的消除。在建立数值水池的基础上，对数值波浪水池的模拟精度和波浪衰减的相关问题进行了分析，得出了波浪沿程衰减的规律曲线及最优的数值仿真设置方案。     

基于粘性流造波板数值造波方法研究

利用动网格技术实现了推波板的摆动,采用流体体积法VOF（Volumeoffluid）捕捉自由液面,并应用粘性流体的N—S方程模拟数值波浪水池,结合标准k-ε湍流模型,基于仿物理的推板造波数值方法,采用CFD商业软件Fluent及其二次开发功能,建立了三维规则波数值波浪水池模型,通过结果分析可得,仿物理推板造波的质量高且稳定性较好。     

帆数量对低攻角多翼帆系统推进性能的影响

基于雷诺平均的湍流处理方法，采用SST k-ω方程湍流模型对控制方程进行封闭，时间离散格式为2阶。使用STAR-CCM+商业软件分析帆数量对多帆系统推进性能的影响，并根据国际拖曳水池会议（ITTC）的不确定度分析规程进行数值不确定度分析。将仿真数据与理论方法和试验获得的数据进行对比以保证计算结果的可靠性。研究结果表明：多帆系统风帆数量增加时，其风帆助航力有明显提升，总推力增加，有更好的助航效果；但推进性能并不是随风帆数目的增加而线性增加，具体的风帆数目确定还需综合考虑稳性、操纵性等其他因素。     

单矢量水听器多目标方位估计的算法研究

矢量水听器可有效抑制各向同性的背景噪声干扰,能同时共点地拾取声场的声压标量和振速矢量信息。这些信息的偶次阶矩组成了以各个目标的声强和方位为未知数的非线性方程组。为了求解该方程组,研究了具有全局最优化概率搜索的快速方法:遗传算法和小生境遗传算法,并对两者的性能进行比较。仿真试验的结果证明了算法的可行性,即基于小生境遗传算法能够实现单个矢量水听器进行多个非相干源目标的方位估计。为了提高弱目标的方位估计精度,又提出了二次小生境搜索方法。     

一种优化控制条件下的黎卡提方程的解析解

提出了一种用分块求解黎卡提方程的方法，利用控制条件中的系数特征把一个非线性方程组分解成若干个相互独立的线性和非线性方程组，这样能使求解过程大大简化，节省工作量，使黎卡提方程在最优控制过程中能得到最优解。并以轿车主动悬架最成控制模型作为应用帝例，推导了特定控制条件下黎卡提方程的解析解。通过实例证明文中提出的分块求解黎卡提方程方法是完全可行的。     

C4ISR系统信息质量对作战效果的影响分析

明确C4ISR系统信息质量对作战效果的影响是当前研究的热点与前沿问题。在介绍信息质量相关概念的基础上,研究C4ISR系统信息在物理域、信息域和认知域的转换过程以及转换过程中的信息质量度量方法。以对抗双方作战单位剩余数量为作战效果度量指标,从信息质量的完整性、正确性和精确性的指标入手,构建单兵种对单兵种条件下和多兵种对多兵种条件下的Lanchester方程,给出一般条件下的求解方法,由此形成C4ISR系统信息质量对作战效果的影响分析方法框架。     

通气空泡流中洞壁效应对空化数和压力场影响的研究

文章在均质平衡多相流模型的基础上耦合输运方程型空化模型,通过求解混合介质的RANS方程、RNG k-ε湍流输运方程以及各相的质量输运方程,采用通用CFD软件—FLUENT数值模拟了水洞中带圆盘空化器航行体模型的定常通气空泡流动,研究了圆形截面闭式空泡水洞中洞壁效应对通气空化数和压力场的影响。得到的阻塞空化数线性正比于圆盘水洞直径比,且与三维圆盘自然空泡流的势流近似解基本一致,分析了洞壁效应作用下空化流场内的压力分布特点,并根据计算结果拟合了一定适用条件下通气空泡长度、最大直径和模型阻力系数的近似公式。     

复合材料圆柱壳的波动特性研究

基于壳体理论,研究圆柱壳的频散特性以及相速度和群速度特性,利用数值方法求取特征方程的实数、虚数和复数根,分析其物理含义.研究表明,传播波的数量随激励频率的增加而增加,这些传播波的起始频率都是某一支近场波的截止频率.     

系列模型延伸法在床面冲刷研究中的应用探讨

针对用系列模型延伸法研究建筑物附近床面冲刷问题的方法,文章提出了2个新的观点。一是系列模型中的每个模型应该满足相关相似准则,二是反映模型系列的自变量可以是单一变量,也可以是多因素组成的参数。文章推导了系列模型的延伸方程、床面冲刷问题系列模型的延伸方程以及多因素自变量参数的系列模型延伸方程。文章认为,系列模型延伸法是用来减少模型的缩尺影响,以获得较为客观的研究结论,而不是用来研究主变量和自变量的关系。极限冲刷深度与相关因素之间的关系是比较复杂的,而不是单一的、简单的。     

多孔介质中波浪传播的高阶Boussinesq方程*

准确模拟波浪在多孔介质中传播变形对于研究抛石防波堤等结构的消能作用是十分必要的。对Laplace方程、自由表面处的运动学方程和动力学方程以及海底运动学方程进行无因次化,且以自由表面处速度势为切点,进行幂级展开,最终给出4个不同的高阶Boussinesq水波方程。在常水深下对这些方程的一维问题进行了理论研究,并将无因次相速度和无因次虚波数与解析解结果进行对比,方程的相速度与解析解吻合程度较好,虚波数与解析解基本吻合,表明高阶Boussinesq方程可用于模拟波浪在多孔介质中的传播变形。     

石化码头墩台结构波浪力研究

海上栈桥式码头的上部一般由置于静水面以上的带有纵横梁水平面板构成,为估算作用于结构上的波浪力,已有相当多的理论和试验研究,提出许多波浪力和相应的压强分布经验公式。然而,由于影响因素非常复杂,且工程梁系结构多变,因此通过模型试验来确定梁系结构等的波浪上托力和水平力是十分必要的。利用物理模型试验,测定了厦门港海沧港区石化码头结构在不同水位波浪组合情况下码头平台、墩台和桩基上的波浪力,并且得到了设计部门的实际采用。     

码头系泊缆绳张力的计算

系泊船舶用根缆绳系泊在码头上，缆绳张力的模型实验研究和理论计算对于缆绳的选娶，系泊设备的设计，系泊方式及预紧力的确定，以及船级社规范的制订都有着重要的指导意义。国内对码头系泊的研究相对较少，且主要依赖于模型实验，本文对系泊船舶缆绳张力的计算建立了数学模型。用蒙特卡洛算法对系泊非线性方程组进行了求解，并编制了计算程序，与实验结果相比，有较好的一致性，用此数学模型的方法求解船舶在风、浪、流联合作用下缆绳的静张力是可行的。     

低频波浪在常水深地形中传播的数值研究

利用基于Boussinesq方程的波浪辐射应力计算模型,模拟常水深地形中传播的低频波浪,研究其形态变化,以及低频波浪与波浪辐射应力之间的关系。结果发现约束长波的波幅和波群的辐射应力值基本保持在某一均值不变;主频的波幅、约束长波的波幅都会做一定周期的震荡,同时波群的辐射应力也随之而震荡,三者之间的变化关系是波群非线性能量传递的表现。     

小波加权残值法在固支矩形板后屈曲上的应用

根据Von Karman板大挠度方程,以小波函数作为试函数,采用小波加权残值法将四边固支矩形板的平衡控制方程和变形协调方程化解为两个非线性方程组,将后屈曲路径的求解转化为两个非线性方程组的求解问题.将载荷分为多个水平,利用Newton-Raphson迭代算法求得非线性方程组的解,从而得到四边固支矩形板的后屈曲平衡路径和四级渐进解.通过算例表明小波可以用于解决矩形板的后屈曲问题.     

用混合整数规划方法解结构模糊优化问题

在结构优化设计中遇到的设计变量不仅有连续的、也有离散的。本文提出求解这类问题的一种有效方法。将本方法与模糊判决的限界搜索法相结合,可简单而有效地求解结构模糊设计的混合规划问题。