水面舰船附近气泡运动数值模拟

当气泡在自由面和水面舰船附近运动时,两者的存在均会对气泡脉动产生影响。基于不可压缩势流理论,采用边界元方法对边界积分方程进行求解。针对建立自由面需要大量的网格,且处理自由面与水面结构交界面时数值不稳定,采用考虑自由面效应的格林函数取代基本格林函数,通过与自由面附近气泡轴对称模型的计算结果进行对比,验证了该方法的有效性。通过对舰船结构附近的气泡运动射流特性进行模拟,发现当药包在舷侧和自由面附近爆炸时,气泡射流可能不会完全作用在舰船上,自由面效应的存在削弱了气泡的打击能力。     

潜艇近海底与近水面绕流数值模拟研究

采用求解RANS方程的方法,结合RNG k-ε湍流模型,对于某潜艇模型近海底和近水面绕流进行了数值模拟.计算了不同海底深度下潜艇模型的阻力、垂向力和俯仰力矩,也计算了同一海底深度下潜艇阻力随傅氏数的变化,研究表明当海底深度超过二分之一艇长时,海底对阻力的影响可忽略不计.自由液面捕捉采用VOF(Volume of Fluid)方法.计算了不同浸深下潜艇模型的阻力和自由液面波型,同时又研究了同一浸深下阻力和波型随傅氏数的变化趋势.研究表明,当浸深超过三分之一艇长时,自由液面波高迅速减小,自由液面对阻力的影响可忽略不计.计算结果与试验结果吻合较好.     

近水面椭球体非线性兴波的数值模拟

本文开发了一种去奇异面元法用于计算以定常前进速度运动的近水面椭球体引起的三维非线性自由面势流.采用求解非线性深水波的Stokes理论求解该定常非线性问题;物面用NURBS(非均匀有理B样条)表达;孤立的Rankine源分布在物体内部和自由面上方.给出了波型、波阻以及收敛特性随一些参数的变化规律.波阻计算结果和他人的其它数值结果进行了比较,其吻合程度令人满意.     

大型沉管在狭窄航道上沉放水动力数值模拟

本文以大型沉管在狭窄航道上沉放的工程实践为背景,对狭窄航道沉放大型沉管的水动力特性进行了数值分析,提出了相应的计算模型和方法。利用计算流体力学商用软件FLUENT对沉管沉放过程中的水动力特性进行了数值模拟,利用计算结果分析、观察了大型沉管在狭窄航道上沉放过程中的主要水动力特性。     

粘流场数值模拟关键技术研究进展

综述了粘流场数值模拟中的关键技术-湍流模型、数值求解方法、网格生成方法及动力边界模拟方法的研究进展，这些技术的深入研究和突破将会推动数值模拟技术在工程领域的发展和应用。     

喷雾干燥烟气脱硫塔流场数值模拟

采用湍流κ-ε模型及随机勒道模型,运用通用的计算流体力学软件Fluent进行脱硫塔内流场模拟。研究表明,喷雾液滴极大的影响了塔内的流场。垂直喷射时脱硫塔脱硫效率和烟气日处理量均高于顺向喷射,根据这一结果作出了相应的设计和优化,为研究脱硫过程提供了一种可行的方法。     

跨域无人平台水面垂直起飞动态特性数值模拟

[目的]旨在研究跨域无人平台从水面垂直起飞过程中平台的运动及动力学特性.[方法]采用黏流CFD方法结合重叠网格技术和多自由度DFBI(dynamic fluid body interaction)运动模型,针对跨域无人平台在水面垂直起飞至空中的跨域过程的动态特性,开展数值模拟研究.[结果]模拟结果显示:在垂直起飞过程中...     

Fluent软件在水面船舶数值计算中的应用

为探讨商业计算流体力学软件Fluent在水面船舶数值模拟中的应用,本文采用几个带自由液面模型的算例对湍流模型的选取,计算网格的划分以及边界条件设置等进行分析比较.基于计算结果与试验数据的对比分析,研究Fluent软件在船舶水动力学计算方面的优缺点,探讨Fluent软件用于船舶水动力学性能计算的适用性.     

螺旋桨粘性流场的数值模拟

对商业软件FLUENT提供的三种k-ε湍流模型进行KP505桨敞水时三个典型进速系数下的流场进行计算。选定一种湍流模型进行多个进速系数下的敞水性能计算,并把计算得到的结果与实验数据比较,吻合良好,并对螺旋桨敞水时三个典型工况进行研究,分析他们的流场特征。     

潜体近水面波浪力计算的数值方法

潜体近水面航行时将受到波浪力的作用，其中二队垂向平均力和二阶纵摇平均力 可能使潜体浮出水面因此正确估算作用在潜体上的二阶平均波浪力，对近水面航行的潜体十分重要。本文利用浪浪上任意低航速三物体波浪力的计算方法来计算近水面体的波浪力并与国际上球结果，试验结果相比比较吻合，说明了本方法的实用性。     

压载水处理UV模块的CFD数值模拟及实验研究

针对船舶压载水系统对紫外（UV）杀菌器腔体设计技术水平要求高的特点,应用计算流体动力学（CFD）方法对UV杀菌器中压载水的杀菌过程建立数值模拟模型,并以300 m3/h处理量的UV杀菌器为对象,对其内部流场进行了模拟计算,重点对水力、辐射、剂量进行了模拟分析,获得了腔体内辐射剂量分布情况,并通过生物实验来检测实验装置是否满足IMO标准。     

帆船整体空气动力性能的数值模拟

针对帆船船体与帆翼之间存在空气动力性能相互影响的问题,基于雷诺平均方程和Standard k-ε湍流模型,对帆船的整体空气动力性能进行了数值模拟和分析。首先考虑帆翼在有/无船体两种情况下,计算得到不同攻角下的帆翼升力系数和阻力系数,以及不同相对风向角下的帆船整体推力系数和横向力系数,通过对比验证了帆翼和船体两者的气动力之间存在着较强的非线性干扰。同时建立帆船整体空气动力数据库,在不同相对风向下,根据帆船气动力随攻角的变化曲线,得到帆船整体的最大推力系数,最终生成不同相对风向角下的最佳操帆规则,为帆船驾驶人员实时调整帆角提供理论依据和数据参考。     

Numerical study on flow-induced noise for a steam stop-valve using large eddy simulation

The noise induced by the fluctuant saturated steam flow under 250 °C in a stop-valve was numerically studied.The simulation was carried out using computational fluid dynamics（CFD） and ACTRAN.The acoustic field was investigated with Lighthill＇s acoustic analogy based on the properties of the flow field obtained using a large-eddy simulation that employs the LES-WALE dynamic model as the sub-grid-scale model.Firstly,the validation of mesh was well conducted,illustrating that two million elements were sufficient in this situation.Secondly,the treatment of the steam was deliberated,and conclusions indicate that when predicting the flow-induced noise of the stop-valve,the steam can be treated as incompressible gas at a low inlet velocity.Thirdly,the flow-induced noises under different inlet velocities were compared.The findings reveal it has remarkable influence on the flow-induced noises.Lastly,whether or not the heat preservation of the wall has influence on the noise was taken into account.The results show that heat preservation of the wall had little influence.     

潜射导弹尾空泡从生成到拉断过程的数值模拟

以气体弹射方式发射的潜射导弹,会在导弹尾部产生空泡.本文采用改进的MAC方法成功地模拟了尾空泡的生成、扩张、收缩和拉断过程,揭示了尾空泡周围的流场结构,研究了尾空泡的发展对潜艇固壁所受压力的影响.     

三角形沟槽表面流场的数值模拟

湍流阻力在流体运输、航空和航海等领域广泛存在,是管道、常规运输机、水上船只、潜艇和机翼等与粘性流体接触的工作部件的主要能耗来源.文章利用有限体积法对26种三角形仿生非光滑沟槽表面流场进行了数值计算.近壁面区采用B-L两层模型,外区采用雷诺应力模型.通过与油槽实验数据定性对比,验证了数值模拟沟槽非光滑表面减阻的精度及可靠性,为软件模拟非光滑壁面流场提供依据.同时还对7种压力梯度下沟槽表面流场进行模拟,研究了压力梯度对减阻效果的影响.     

界牌鱼道进口水力特性数值模拟与优化

以界牌枢纽鱼道工程为例,结合鱼类生态水力特性和平面二维水动力数学模型对界牌枢纽下游河道进行数值模拟,分析电站机组、泄水闸控泄等多重复杂调度方式下的鱼道进口水力特性,并进行方案优化。结果表明,在原设计方案下,新、老电站组合工况下的鱼道进口流速过大,超过鱼类顺利上溯的水力限值;当鱼道进口段附近的电站出水渠进行适当扩宽后,鱼道进口附近水流流速均满足设计要求,在此基础上,进一步将原设计尾水出口左侧的高程开挖使得鱼道进口上移,以此实现鱼道进口良好的上溯条件。     

水下直升机运动稳定性分析

文章分析一种新型超机动飞碟形的自主式潜水器—水下直升机的运动稳定性,以实现其在海底复杂的作业任务。采用AYASYS-CFX计算流体力学的仿真模拟技术,分析飞碟形的水下直升机在水平面的机动性和垂直面的运动稳定性等水动力关键技术问题。采用多种数值水池模拟的方法,包括直(斜)航运动和圆池旋臂运动等模拟方法,以计算水下直升机的水动力的稳定性导数、水动力(矩)、随攻角变化的压力中心和阻升比等。在设计航速1 kn的情况下,采用Routh线性水动力导数组成的运动稳定性数学模型,分析其水平及垂直面上的运动稳定性。计算结果说明,水下直升机在水平面上回转运动具有战术直径接近零的超机动能力,同时,在垂直面上具有优于传统鱼雷形潜水器的运动稳定性。     

循环水槽隔板设计与水槽倾斜研究

  目的  风洞和循环水槽是很重要的流体力学试验设备。为高效地形成风洞或循环水槽的气动力学/水动力学设计方案,开发了基于CFD的风洞循环水槽设计系统程序。  方法  该程序集实体三维建模、网格自动生成、黏性流场求解及CFD计算后处理结果输出等功能于一身,在操作流程上实现从初始参数录入到优化目标参数输出一键操作的设想,用自动化的程序节省修改模型和网格过程所花费的人力和时间成本。通过参考上海交通大学风洞循环水槽对程序进行校验。  结果  结果表明,该软件在风洞的设计及性能预报方面具有很好的可信度和便捷性。  结论  该程序具有一定的理论方法创新和较高的工程应用价值。     

带自由液面有限长圆柱绕流数值模拟

[目的]为了探究自由液面及自由端对典型钝体绕流问题的影响,对带自由液面的有限长圆柱绕流进行研究。[方法]基于延时分离涡模拟（DDES）技术和分段线性界面重构（PLIC）方法,利用自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器开展数值模拟。[结果]结果显示,自由液面和自由端的存在增大了局部位置的升、阻力,推迟了圆柱表面流动分离的发生;相较于深吃水位置,自由液面附近流向的速度“恢复”延缓,横向的速度呈向外运动的趋势;自由液面的变形产生了大量细碎的漩涡,自由端的卷拧状漩涡在一定程度上抑制了卡门涡街的发展。[结论]研究表明,目前采用的数值方法能够准确捕捉复杂流场,同时,自由液面和自由端的存在将显著改变流场沿吃水方向的分布。