高雷诺数下串列三圆柱绕流的大涡模拟

三维圆柱绕流的研究主要关注仿真精度,且单圆柱尾涡结构的分析较多,对于串列三圆柱绕流特征的研究较少。使用FLUENT软件对雷诺数为2.25×10⁶在不同间距比下串列三圆柱的湍流模型进行三维模拟。运用Gambit软件对流场进行建模,并对圆柱临近水域网格进行加密,对串列三圆柱进行三维大涡模拟(LES);取间距比L/D(L为两圆柱间的距离,D为圆柱直径)为1.0、2.0和3.0,选取三维模拟中3个不同切面高度(距离水面0、2.25和4.40 m)研究速度场、压力场和涡量场的湍流特性。结果表明：三维模拟证实了表层的涡量变化显著,在连续圆柱后存在回流区域与间距比有强相关性;同时,3个不同切面的速度场变化较小,压力场变化甚微。     

船用工装脚手架三维模拟搭设技术

为提高设计效率、降低设计成本，对船用工装脚手架三维模拟搭设技术的设计方法、避碰干涉、成本效率等方面进行介绍，对三维模拟搭设的优缺点进行分析，并提出一种针对散货船货舱区域结构类型的工装脚手架三维建模设计方法。结果表明：该方法可有效提高模型搭建速度。研究成果可为船用工装脚手架三维模拟搭设提供一定参考。     

基于MP-PIC方法的泥沙静水沉降三维数值模拟研究

以MP-PIC模型为基础,采用Eulerian-Lagrangian方法,建立了描述泥沙静水沉降的三维数值模型,研究了网格敏感性、单颗粒沉速和群体颗粒制约沉降等问题。结果表明,当采用2～5倍泥沙粒径的网格尺度时,颗粒沉速模拟结果与已有经验公式相差较小,推荐使用该尺度网格模拟泥沙颗粒运动。不同粒径单颗粒泥沙沉速模拟结果与已有实验结果及经验公式吻合较好,模型可以描述不同大小泥沙颗粒运动。不同体积浓度的群体颗粒沉降特征具有中间区域颗粒沉速较大,靠近边壁处沉速较小的趋势,与Peysson等人的实验结果一致,同时群体颗粒制约沉速与理论公式也较为接近,采用MP-PIC方法能够很好地对泥沙颗粒静水沉降进行三维数值模拟研究。     

覆板对缓解厚板开孔处应力集中的效果和模拟方法评估

针对船舶甲板板等高应力厚板区域开孔的应力集中问题和开孔处覆板的广泛使用现状,在有限元分析方法中利用三维实体单元精确模拟了母板、覆板及焊缝,从而对不同厚度的覆板在缓解应力集中时的效果进行了量化分析。同时针对船舶设计和校核的实际情况,对比了二维单元模拟的不同方法,得出了其中较为准确和可行的方案。     

液舱晃荡与浮体运动耦合的二维与三维SPH模拟影响研究

采用DualSPHysics开源代码对矩形液舱晃荡过程中的砰击载荷及强非线性流固耦合现象进行了模拟，通过检验与验证分析证明了论文SPH求解器的准确性，并对不同方法的模拟结果进行了基准性研究。通过对菱形液舱内晃荡流动的模拟，研究了不同装载高度工况下二维与三维模拟对于舱壁砰击压力和晃荡流动的影响。最后针对载液浮箱在波浪中运动的内外域流动耦合问题进行模拟，分析了浮体运动和液舱晃荡二维与三维模拟结果的差异。研究表明，三维模拟中由于流场存在沿液舱宽度方向的运动分量，使得二维与三维液舱晃荡结果存在一定的差异，且低载液率工况的结果差异更大。     

首尾开槽类船体结构的波浪外载荷研究

文章从规范公式计算、三维线性势流理论预报两方面进行了首尾端开槽的绞吸式挖泥船船体结构波浪外载荷研究。三维线性势流理论预报的波浪外载荷计算是基于实际模拟船体开槽区域的开敞式湿表面和将船体开槽区域定义为船体内部液舱的两种不同方式进行。基于工程设计的实际出发,论文旨在综合探讨适合于首尾端开槽的船体结构波浪外载荷计算方式,并进而解决首尾端开槽结构的船型总强度设计载荷问题。     

爆破边载对斜拉桥结构动力响应分析

施工爆破往往对既有临近建筑物的影响很大。针对这种边载效应可能造成的危害,结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,基于圣维南原理,将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔联心线或者面上,以模拟爆炸作用。采用三维实体模型等效模拟计算分析东海大桥在远场爆破施工对既有桥体结构稳定性的影响,计算结构不同位置、不同工况的振动响应和不同距离的最大单响药量,在此基础上,分析桥梁结构受爆破边载影响的危险区域,提出不同距离的药量控制,可为类似工程提供借鉴。     

基于空间系统的区域划分设计

为解决传统的以二维表述为主的船舶区域划分设计存在的详细设计与生产设计联动不顺畅的问题,开展了基于空间系统的区域划分设计研究。在三维设计平台3DEXPERIENCE的空间系统中进行区域划分设计,通过该软件中的3个模块实现三维仿真具现化,其中：Structure Design模块用于创建物理产品,以支撑区域空间划分设计;Part Design Essentials模块可直接绘制或间接创建多个实体,分别描述各类区域空间;Space Allocation模块用于将实体模型转换成目标区域空间模型。研究表明,采用该区域划分设计,由于区域与船体和舾装件共用同一个空间系统,能优化图纸质量,有效避免舾装件干涉,进而降低各系统设计员设计工作的误差率。     

基于CFD的VIV刚性圆管纵横比与雷诺数的作用效应

利用Ansys-CFD软件对三维刚性圆管在不同层流下的流场状态进行数值模拟分析。采用基于隐式压力的有限体积法对不可压缩流体进行模拟,数值模拟的结果结合不同低雷诺数范围和圆管长度与直径的纵横比区间的相互关系。分析结果通过绘制阻力系数和升力系数的变化情况,同时结合圆管不同高度切片的三维图样进行比较和分析。对于斯特罗哈数的不连续变化情况,通过傅立叶变换反映出圆管外部流场的具体情形。     

极地破冰船锚系交互设计技术的拉锚动力学仿真

基于三维交互设计与起抛锚运动数字化验证技术,研究极地破冰船的锚泊系统设计与起抛锚运动状态。通过三维交互建模及计算机模拟可真实地反映锚的翻转运动状态及收藏贴合情况,如果设计不完善,可以直接从工程图看出不贴合位置,量出间隙量,有助于加速设计方案的修改。三维虚拟仿真试验可每次提供不同角度、方位的仿真试验结果,为提高船舶的设计效率提供可靠的工具。     

给水泵汽轮机的气动分析

对给水泵汽轮机进行了整级的三维粘性流的数值模拟,揭示了该汽轮机存在的气动问题,在第一列动叶栅前缘流场区域会产生激波和普朗特-迈耶波,影响机组的性能．     

用ALE法数值模拟MPC排气系统的三维流动

用任意拉格朗日──欧拉（ＡＬＥ）法模拟ＭＰＣ模件三分支联接的流动,解决了三分支联接区域的三维贴体网格生成问题。利用激光多普勒测速仪测量了矩形截面三分支联接实验件的三维速度场,验证了所编程序的可靠性。以某型发动机的ＭＰＣ排气系统为例,数值模拟了ＭＰＣ模件三分支联接的三维定常湍流流场,从获得的流动特性分析了引起排气能量传递损失的主要因素。     

基于Unity3d的码头三维可视化安卓应用

三维可视化是在三维设计中常用的设计技术,移动通信是工作生活中最方便快捷的技术。将三维可视化和移动通讯应用结合起来,在方案展示,协同设计,施工模拟等方面具有创新的意义。文章基于Unity3d开发平台,采用Revit作为三维模型设计工具,C#作为开发语言,完成了码头三维可视化系统在安卓上的开发研究。在实际研究过程中提出了基于移动平台的三维可视化流程与方法。     

基于镜像SPH的三维容器液体晃荡研究

基于SPH方法对液体在三维矩形容器中的非线性晃荡问题进行了数值模拟研究。采用镜像粒子边界建立三维模型,成功解决传统SPH方法在容器壁产生缝隙的问题。对横荡和横摇两种容器运动形式进行数值模拟,在液面时间历程、不同时刻液体形态、点压强以及液体晃荡作用力等方面与其他学者的实验研究结果和数值计算结果进行对比验证,表明此三维模型的正确性。     

定长冲跑控制阀稳压过程仿真研究

基于Fluent软件对液压阻拦系统的核心部件——定长冲跑控制阀进行仿真研究。建立基于动网格的内部流道的三维模型,利用Fluent软件对阀芯运动的内部流道三维模型进行数值模拟。采用弹簧光顺和局部网格重构方法结合Profile运动边界驱动机制实现网格区域运动,计算稳压阶段的进口压强,为定长冲跑控制阀设计提供依据。     

平板上直立圆柱三维绕流的CFD计算研究

利用计算流体动力学(CFD)方法,对粘性不可压缩流体流过平板上直立圆柱的绕流进行了三维数值模拟,采用了有限体积法和SIMPLE计算程式,利用不可压缩的Navier-Stokes方程,模拟了雷诺数在200的层流绕流流动。在建立贴体的结构化精细网格之后,成功模拟了马蹄涡,与经典的理论对比具有较好的吻合性。同时得到了交接部区域的剪切力云图。计算结果表明,主/附体结构交接部区域流动机理十分复杂,在这个区域有马蹄涡的存在,是产生交接部冲蚀的根本原因。计算结果表明本文所用方法在模拟含有复杂流动机理的圆柱绕流中是可靠性的。     

船型结构物的总纵强度直接简化计算技术研究

从简化载荷施加和力学三维有限元模型的建立上进行了船型结构物的总纵强度直接简化计算技术的研究。直接简化计算技术绕开现代流行却复杂较难实现的设计波方法,借助规范波浪载荷的分布,结合现代数值计算技术,利用数值积分实现波浪载荷的模拟,同时寻求船体静水载荷分布数值化和解决三维粗网格模型的快速模拟,最终实现船型结构物设计载荷的数值模拟和总纵强度的三维设计。文章旨在寻求适合于前期设计阶段的船体结构总纵强度三维设计技术,并有效解决质量分布模拟而引起的一些客观问题,同时突破传统的二维剖面设计中非连续结构参与总纵强度的主观性判断,从工程应用角度快速有效地完成船体结构刚度和强度设计。     

挑流消能数值模拟

利用VOF多相模型对某重力坝挑流消能进行了三维数值模拟,得到了计算区域中物相、压强、速度矢量的分布云图以及流线分布图,展示了水舌随时间变化的情况。     

海上浮式结构物的水动力仿真研究

基于粘性计算流体力学的方法建立三维数值波浪水池,模拟有限振幅波的传播,并计算三维球体在规则波环境下所受的波浪力。采用两相不可压的RANS方程求解非定常不可压缩粘性流体,并采用流体体积函数(VOF)法对自由面进行动态模拟。通过编写用户自定义函数(UDF)设置边界入口速度和波高,实现在波浪水池尾部1~2倍波长区域消波,最终求出有限振幅波的模拟结果以及规则波中三维球体所受的波浪力,该结果与势流理论边界元法得到的结果在趋势上吻合良好。该研究方法为模拟分析其他海洋结构物在波浪中的水动力奠定基础,丰富与扩展了数值波浪水池的应用。     

水平冻结法温度场数值模拟

以天河客运站折返线暗挖隧道为背景,分析三维温度场同二维温度场区别及冻结壁厚度的发展趋势,通过 ANSYS对冻结区域的温度场进行数值模拟,对冻结区域进行温度的定量评价,并分析了各个冻结时间段的温度场分布、冻结壁厚度。对数值模拟模型的建立进行了优化设计,对数值模拟计算的单元点划分粗细部位也进行了优化,从而建立贴近实际的模型,提高计算精度,给实际的设计和施工提供可靠的温度数据。