自然空化流动数值模拟中参数取值影响的研究

探索了应用商业软件Fluent6.2进行自然空化计算的方法.通过设定不同气核质量分数对半球头回转体的自然局部空化作了模拟,研究了气核对自然空化计算结果的影响.通过设定边界湍流参数计算了平头回转体的自然超空泡,研究了湍流参数设定对自然空化计算结果的影响.通过对圆盘空化器的超空泡计算,得出结论:气核含量主要影响超空泡尾部形态,湍流参数主要影响空泡尺度.多个算例的计算结果与相应的实验结果以及经验公式计算结果进行了比较,符合良好.     

摆推水翼的水动力分析及试验研究

采用非定常涡格法对摆推水翼进行了势流数值分析并进行了相关试验研究.在数值计算中采用了动态物面和尾涡面的边界条件,选择了两种不同的算例进行数值计算,并将数值计算结果与理论与试验结果进行了对比分析.     

加筋压筋夹层板的固有频率分析

这是ISSC的BENCHMARK研究内容.首先对没有敷设层时的计算结果与实验结果进行了比较,以验证计算模型的有效性.对两种加筋压筋夹层板结构的固有频率进行了分析.对夹心层和厚表层分别采用偏心壳单元和固体单元进行了计算,并与实验结果进行了比较.结果表明,对于夹心层无论厚薄,均为采用固体单元较适宜.最后对有无夹层处理的结构固有频率也进行了比较.     

近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究

近水面水翼的兴波由升力线的自由面兴波来表达,船体的兴波考虑升力线兴波的干扰影响,三维时域格林函数法用于船体的兴波分析计算.以Wigley船型为数值计算例,考虑近水面水翼的影响,分别对单体船和双体船进行了船舶兴波计算研究,提供了兴波波形和兴波阻力的计算结果.以系列60船型为数值计算例,把计算的结果与发表的有关结果进行对比,具有较好的吻合.本文还对船舶自由表面兴波波形进行了时域数值仿真.     

散货船三维时域波浪载荷计算研究

采用三维势流理论进行船舶运动和波浪载荷预报时,有2种Green函数可供选择:自由Green函数和Rankine源.混合源法,同时使用这2种Green函数,结合了两者的优点.本文对三维时域混合源法开展研究,为了验证该方法的可行性,本文对一艘散货船进行了时域上运动和波浪载荷的计算,并将计算结果转化到频域上以得到RAO.最终把有航速随浪和顶浪工况下该散货船垂向运动和载荷的RAO与WASIM计算结果以及模型试验结果进行比较.比较结果表明,混合源法计算结果与WASIM结果大体一致;在波长较短时,两者计算结果和试验值结果吻合较好,波长较长时两者计算结果都较试验值偏大.随浪海况下2种计算结果较顶浪更贴近试验值.     

浅水中船舶水动力特性数值计算

本文对浅水中船舶水动力特性进行数值计算研究.采用RANS方程结合RNG K-ε两方程湍流模型,对一方形系数0.6的系列60船模在浅水中的阻力、升沉、纵倾和兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理;计算中,水深Froude数范围0.6～1.8,包含了临界和超临界水深Froude数.数值计算得到的阻力、升沉和纵倾与模型试验结果及采用三维扩展Boussinesq方程的计算结果进行了比较分析,吻合较好,部分计算结果得到改进.     

水下爆炸数值仿真

基于MSC.Dytran软件,通过一维球对称数值仿真模型,模拟了水下爆炸冲击波传递以及第一次气泡脉动过程,其计算结果与经验公式计算结果吻合较好,在此基础上讨论了网格划分方式、网格密度以及计算区域大小对计算结果精度的影响.通过一维模型与三维模型数值计算结果的对比,论证了基于一维球对称数值仿真模型,通过Remap映射技术进行三维模型数值仿真的计算方法.该方法在保证计算精度的同时较大地提高了计算效率,具有较强的工程应用价值.     

从几种船型阻力的数值计算探讨FLUENT软件

为了探讨商业计算流体力学软件在船舶数值模拟中的应用,针对目前在船舶水动力学领域广泛使用的商业流体力学计算软件FLUENT,采用其计算了几种船型的阻力,并将计算结果与试验值进行了对比.基于计算结果与试验数据的对比进行了分析,研究了FLUENT软件在船舶水动力学计算方面的优缺点,探讨了FLUENT软件用于船舶水动力学性能计算的适用性.     

带自由面船体绕流场数值模拟

采用CFD技术模拟带自由表面船体周围粘性流场,自由表面采用VOF法进行处理.将计算结果与经验公式估算结果和模型试验结果进行比较,给出阻力系数、波高等计算结果,较好地反映了船体兴波情况.     

船舶在浅水域横向停靠运动粘性水动力计算

研究船舶在浅水域的低速横向漂移运动对研究船舶停靠运动特性具有重要意义.船舶停靠通常是一个低速慢漂的过程,在这个过程中,由于船舶特定的运动形式和几何形状,粘性水动力起主要作用,而兴波很小,其影响可以忽略,可以将自由面作为刚壁处理,从而使问题简化并大大减小数值计算的计算量.文中以标准Wigley船型为对象,对船舶在浅水中横向漂移运动的粘性流场和水动力进行了计算.为了得到准确、稳定的计算结果,分别选取了不同的计算区域、网格数量和湍流模型进行计算,并将计算结果与他人的计算结果和模型试验结果进行了比较,确定了模拟船舶低速停靠运动粘性流场的有效的数值方法.     

船用汽轮机高压转子动态应力扬计算

建立了某型汽轮机高压转子的完整计算模型,采用自动增量非线性通用有限元程序ADINA/ADINAT,计算在启停和变速变向过程中转子的瞬态温度场和应力场,给出了应力-时间曲线。所得结果可用于转子疲劳寿命预测。     

某型燃气轮机低压压气机转子模态及动力学分析

采用CAD/CAE综合分析方法,基于实体模型,应用网格划分软件Hypermesh,建立某型燃气轮机低压压气机转子的有限元模型.利用数值仿真软件求解转子的固有频率和弯曲振型、临界转速以及稳态不平衡响应.计算结果表明转子具有良好的整体结构刚度,一阶临界转速安全系数合理.动力学分析结果表明,在压气机的设计及制造工艺中需要对转子第4级的平衡工作以及此处附近转鼓的结构强度给予一定重视.     

基于高频方波注入的船舶电机无传感器控制研究

随着大功率交流调速技术的不断进步,船舶电力推进如今成为船舶行业的主要发展目标.为研究运行可靠稳定、灵活、高性能的船舶电机无位置传感器控制,系统采用高频注入法估算电机转子位置信号,根据基于高频注入永磁同步电机数学模型的研究,该系统中高频采用的是高频方波注入,减少滤波器的使用从而缓解了转子位置延迟现象,同时采用锁相环对电机转子的相位和频率跟踪来计算电机转子的估计转速,克服了估算转速脉动大的困难.利用Matlab对电机控制系统仿真,验证电机控制系统的电机转速平滑稳定,转子位置波形在0-2π有规律往返.最终实现高精度、灵活的无传感器船舶电机控制.     

基于差动电容和变压器电桥的陀螺转子偏移测量研究与影响因素分析

利用超导体的Meissner效应实现转子悬浮的超导陀螺转子会因为各种原因而偏离球腔中心,准确测得转子的偏移并使转子稳定在球腔中心,成为实现陀螺转子超导支承的关键。文章首次提出了基于差动电容传感器与变压器电桥的超导陀螺转子的偏移测量方案并给出了各参数之间的关系,该方案能同时测量出转子偏移的大小和转子偏移的方向。然后着重分析了影响陀螺转子偏移测量精度的因素并给出了各种因素综合影响实例的仿真结果,指出差动电容传感器的分布电容、陀螺转子的零电位、模型误差等是影响测量精度的主要因素,提出了降低不利影响的方法和模型适应范围,从而使输出电压与转子偏移量间呈较好的线性关系。     

特种异步发电机转子风冷流场和温度场的数值模拟

基于CFD流体计算软件Fluent,对定子蒸发冷却的特种异步发电机转子冷却问题进行了模拟仿真计算.计算仿真结果和试验样机的实测数据吻合较好,证明了所采用的计算模型和数值方法可以对特种异步发电机转子冷却问题进行有效模拟,这为特种异步发电机转子冷却研究提供了重要的模拟仿真手段.     

基于序贯代理模型的转子系统频响特性区间分析方法

在转子系统的频率响应分析中,不确定性广泛存在,并且对分析结果有较大的影响。本文提出了一种面向含区间不确定性转子系统频响分析的序贯代理模型方法。基于区间数学以及转子动力学理论,本文首先建立了含区间参数转子系统频响的控制方程。基于传统的静态代理模型提出了面向转子系统区间分析的序贯代理模型方法。该方法首先通过叫少量的样本点构造粗糙代理模型,再提出了两个指标函数进行下一阶段的选点。重复该过程,直到满足收敛条件,最终可以得到转子系统频率响应的精细代理模型,进而得到区间边界。和传统的区间分析方法相比,该方法精度高,适合非线性问题。     

舰用汽轮机转子始裂寿命研究

对转子裂纹形成寿命（始裂寿命）进行研究,为汽轮机转子的设计提供支撑,比较已建立的转子始裂寿命估算模型。在此基础上以某型舰用转子材料34CrNiMo钢为实例,采用间接评价法进行计算并作出转子的表面均不会有裂纹萌生可能的分析,证明某型舰用转子材料选用合理。     

船用燃气轮机盘-叶耦合系统固有振动特性研究

随着船用燃气轮机的转子轮盘不断向轻、薄的方向优化,只考虑根部固支下叶片的振动已不再能满足安全需求,将轮盘—叶片作为一个耦合系统来研究其振动特性是十分必要的。而且转子在高温高转速下工作,为了准确求解耦合系统的振动特性,不可忽视温度、转速对振动的影响。文章建立了船用燃气轮机转子盘—叶模型,应用有限元程序和循环对称结构算法,从实际工况角度出发,计算不同旋转、不同温度及其变化率下耦合系统的固有振动特性。归纳出温度、转速与盘—叶耦合系统固有振动特性间的关系,为预防船用燃气轮机转子出现耦合共振危险及可靠性计算提供了数值依据。     

陀螺转子形状及变形分析和对陀螺性能的影响

介绍了新型陀螺仪转子的一些结构特性和材料组成。分析了会引起转子表面形变的几种因素,利用小波有限元方法根据工作环境对陀螺转子进行了离心变形、温度变形、压力变形以及这三种载荷下的耦合变形进行了仿真分析,分别给出了转子的形变分布矢量图。提出由于光子压力而产生的变形但没有定量分析,最后分析了由于转子的变形的而使转子表面不规则对陀螺性能产生的负影响,可以用这些参数来预测陀螺漂移性能,也可以通过数学方法来补偿由于转子表面形变而带来的干扰力矩,也为转子的设计和进一步优化提供了重要的参考依据。     

An object-oriented method for fully coupled analysis of floating offshore wind turbines through mapping of aerodynamic coefficients

This work presents a novel object-oriented approach to model the fully-coupled dynamic response of floating offshore wind turbines (FOWTs). The key features offered by the method are the following: 1) its structure naturally allows for easy implementation of arbitrary platform geometries and platform/rotor configurations, 2) the analysis time is significantly faster than that of standard codes and results are accurate in situations where rotor dynamic contribution is negligible, and 3) an extremely flexible modeling environment is offered by the object-oriented nature of Modelica. Moreover, the current modeling facility used for the code development is open source and is naturally suitable for code sharing. In the present method, the aerodynamic model computes the aerodynamic loads through the mapping of steady-state aerodynamic coefficients. This modeling approach can be placed at the intersection between simplified aerodynamic methods, such as TDHMill, and full beam element/momentum-based aerodynamic methods. Aerodynamic loads obtained from the coefficients mapping are composed of a concentrated thrust and a concentrated torque. The thrust acts at the hub, while the torque is applied at the rotor low-speed shaft of a simplified rigid rotor equation of motion (EoM) used to emulate the rotor response. The aerodynamic coefficients are computed in FAST for a baseline 5 MW wind turbine. A standard rotor-collective blade-pitch control model is implemented. The system is assumed to be rigid. Linear hydrodynamics is employed to compute hydrodynamic loads. The industry-standard numerical-panel code Sesam-Wadam (DNV-GL) is used to preprocess the frequency-domain hydrodynamic problem. Validation of the code considers a standard spar-buoy platform, based on the Offshore Code Comparison Collaboration (OC3-Hywind). The dynamic response is tested in terms of free-decay response, Response Amplitude Operator (RAO), and the time histories and power spectral densities (PSDs) of several load cases including irregular waves and turbulent wind. The resulting model is benchmarked against well-known code-to-code comparisons and a good agreement is obtained.