基于回转体尾流场LDV的测量值计算压力分布

本文介绍回转体尾流场的ＬＤＶ测量过程的结果，以及根据这些结果用积分路线方法换算压力分布的原理和技巧，文中详细表达了层流场中由于存在尾翼对流动的的影响。包括雷诺应力和国界层内速度图形的变化。     

回转体尾部湍流边界层特性的LDV测量

回转体的流动在船舶流体力学中有重要意义，特别是水下航行器的推进装置在其尾流中运转，如鱼雷和潜艇即如此。为改善其螺旋桨性能并提高其蔽能力，迫切需要知道尾部的流动状态。本文总结用三维激光测速仪对回转体尾部１０个测量位置测量的结果，首先是速度剖面图形，然后由此而得到的各种边界层厚度及其比值即形状因子沿轴向的变化趋势。     

船体、定子与导管相互干扰尾流特性的数值模拟与试验验证研究

文章通过求解RANS方程,结合雷诺应力模型,数值模拟了水下航行体模型SubA在不带导管、定子与带导管、定子两种不同状态下的尾流三向速度场,分析了船体、定子与导管相互干扰尾流特性,数值模拟给出了模型尾部不同半径上的三向速度与伴流分数,并与试验结果进行了对比分析,两者结果吻合得很好,研究表明文中所使用的数值计算方法可以有效地模拟尾部三向速度场.通过对比发现,定子与导管对尾流场有阻滞作用,且相互干扰尾流特性相当复杂.同时利用数值模拟方法探讨了尾部去流段长径比对尾流场的影响,计算了两种不同长径比回转体模型的尾部去流段边界层速度分布,详细分析了尾部外法线上速度分布和边界层厚度随长径比的变化,指出该模型尾部去流段相对短粗肥胖,导致逆压梯度相对较大且变化剧烈,从而导致边界层增厚,速度相对降低,卷吸携带作用减弱,最终桨盘面轴向速度分布产生相应变化.     

潜体在斜流中的流体动力和流场结构

两个潜体，一为回转体，另一为长方体，带有偏航角和纵倾角在近水面以傅氏数０．１１－０．４４运动，进行了流体动力和力矩的试验研究。由于不泊自由表面效应和非线性分离流动，使测量结果出现许多有趣的现象，流场结构研究是用ＴＵＭＭＡＣ－ＶⅡ方法在直角示系内进行的，对某些三维分离流动现象也进行了阐述。     

基于LDV测量的物面压力计算方法

本文提出了一种基于ＬＤＶ测得物体绕流场区边界的流动信息,在成熟ＣＦＤ程序中用第一类边界条件给定,通过对ＲＡＮＳ方程的直接求解得出精细的物面压力颁的新方法。针对ＮＡＣＡ００１５带８度攻角的二维对称机翼湍流场,进行了物面压力分布预报,并与水筒同步试验测出的物面压力作了对比,两者吻合情况良好,验证了方法的有效性。     

水汽二相高速射流测量分析

实验流体力学的研究领域内，激光测速技术是当前流动测量中最先进的测试技术之一。为扩展激光测速仪的应用范围，船研中心的激光测速仪除了完成水筒试验的测量外，对气流及水汽直相流的低速和高速流的测量技术进行了探索。本文主要介绍应用三维激光多普勒测速仪，即３Ｄ－ＬＤＶ，实现高速旋转的自由喷射流（非湮设状态）的三维速度的试验测量。叙述了应用３Ｄ－ＬＤＶ进行这类二相流测量的基本技术和注意事项。并给出了部分试验结果     

垂直及斜出水流场的二维及三维TR-PIV试验

本文对钝头回转体垂直及斜出水流场采用TR-(Time-Resolved)PIV技术进行测量,并对斜出水流场进行3D-Stereo PIV(三维体视 PIV)测量.文中介绍了测试技术及测量结果,揭示了出水过程中流动结构及其演变,展示了TR-PIV技术对具有瞬态历程特征的出水流场研究的适应性.     

3D—PIV技术数值模拟研究

本文应用数值模拟方法,对３Ｄ－ＰＩＶ技术进行探讨,分别采用正直摄影对称交向报摄影两种方式,对均匀流动进行了３Ｄ－ＰＩＶ试验模拟。研究表明：将２Ｄ－ＰＩＶ技术拓宽,可以测量三维流动速度。在速度的三个分量中,两个面内速度分量测量精度较高,在１％左右,法向速度的测量精度可达到４．３％。本文的研究工作可以３Ｄ－ＰＩＶ技术的试验实现提供有益的指导。     

船舯底升角和浮化纵向位置对深V形船型阻力的影响

本文是继《冬舶》１９９４年第４期“５００ｔ级快速攻击艇深Ｖ形线型研究”的续篇，通过对不同船舯底升角β和不同浮心纵向位置ＬＣＢ的深Ｖ形船模的阻力试验，研究β和ＬＢＣ对深Ｖ形阻力性能的影响。     

平头回转体压强分布的计算

本文讨论了用同轴涡环系来模拟平头回转体的无粘性、不可压缩轴对称绕流,建立了平头回转体表面速度分布所满足的第一类Fredholm积分方程,并给出了求解的数值方法和若干数值计算例子。最后将所得结果和有关的试验数据或其它理论结果作了比较和讨论。     

回转体后螺旋桨性能和推进因子的数值预报方法

本文采用带有κ-ε湍流模式的流线迭代法计算敞水螺旋桨和回转体后螺旋桨的性能，计算中采用涡轮机械中分析螺旋桨叶剖面出口流动方向和大小的方法，从速度和能量的角度来考虑螺旋桨对流体的作用，因此流体通过螺旋桨后能量的改变是预测螺旋桨性能的关犍。它要求计算螺旋桨叶剖面的出流角，出流角由可测量的理想出流角和实际流体引起的偏差角组合而成。一待出流角确定后即可得到流体经过螺旋桨后能量的改变，利用流线迭代法可算出螺旋桨与回转体组合体周围的流场，随之可确定螺旋桨的各性能参数。本方法对B470—12和B3—50系列螺旋柴的敞水性能进行了计算，还对一个数学回转体的自航试验进行了数值模拟，其结果同试验吻合良好。与巳有的回转体后螺旋桨性能的预测方法比较，本方法的优点在于不需在回转体尾部流场和螺旋桨性能之间进行迭代计算，从而大大地减少了计算量。     

回转体三维绕流场数值计算

提出一种满足主尺度和均衡条件的水滴形潜艇回转体数学描述方法，借助采用k-ε湍流模型和有限体积法来求解RANS方程的方法，对用该数学描述方法生成的一种回转体模型进行了数值模拟计算；采用两层壁面模型，以便在近壁区域采用精细网格来模拟回转体边界层内的流场流动特征。同时，对文献[1]给出的一种回转体模型也进行了数值模拟计算。给出了回转体表面压力系数纵向分布，计算了多种来流速度时不同横剖面处的速度以及表面摩擦阻力系数分布曲线，并与有关文献给出的实测值和计算值进行了比较，证明其分布趋势基本一致，而且与实测值更加接近，从而为水滴形潜艇流场计算和阻力预报提供了一种有效的计算方法。     

水滴型回转体带尾导管的水动力特性研究

过去在鱼雷型回转体上加尾导管的操纵性模型试验研究表明，尾导管使回转体的静稳定性显著降低，而DARPA的SUBOFF模型试验结果却显示，潜艇类回转体(主体)加尾导管(尾附件)对回转体的静稳定性没有不利的影响，而且还提高了回转体的运动稳定性。本文通过模型试验对水滴型回转体加尾导管的静稳定性以及导管的水动力特性进行了精细的研究，同时，结合CFD工具对回转体绕流进行的机理分析，得出了尾导管对主体静稳定性影响的基本结论：在有攻角的情况下，主体近表面的绕流特性主要由势伴流控制，当导管尺寸相对比较小时，尾导管的实际有效来流攻角与名义来流攻角符号相反，而产生不稳定的力矩，导致主体静稳定性反而下降。     

船舶尾部流动与多个螺旋桨相互干扰的数值模拟

本文使用RANS方程，K－ε模型和螺旋桨升力面理论，通过力场模型将船舶尾部流动计算程序和螺旋桨性能预报计算程序耦合，用数值方法模拟了由多个螺旋桨驱动的船舶尾部流动的复杂结构和形态，初步探索了船尾流动与多个旋转螺旋桨之间的强烈相互作用。一个带四桨的船模作为数值例子。给出了计算结果并作了定性和定量的分析，与可用的试验结果作了比较，较为吻合。     

回转体-螺旋桨组合体之推力减额的一个数值预测方法

作者把计算回转体绕流的Landweber方法推广到带有运转螺旋桨时回转体绕流问题的计算,导出了附加螺旋桨影响后的物面速度分布的第一类Fredh-olm积分方程。对该方程的迭代求解则用新的加速迭代公式替代常用的Land-weber迭代公式。通过对带与不带运转螺旋桨时回转体上压力差的积分可以得到推力减额。两条模型(分别在风洞、水池的试验)的数值例子表明:本方法的迭代速度要比Landweber迭代公式快,而计算得的推力减额和表面压差分布与试验结果的一致性很好,优于Huaug用Hess-Smith方法算得的结果。     

基于滑移网格的带螺旋桨艇体尾流场数值分析方法

采用雷诺平均N-S方程对艇后螺旋桨的粘性流场进行整体仿真计算,使用SSTκ-ω湍流模型进行方程组的封闭。为了研究带螺旋桨的艇尾部流动状况,采用滑移网格的处理方案。比较了带桨与不带桨情况下尾部流场的变化。仿真结果表明,应用滑移网格技术可以为艇后螺旋桨和潜艇整体流场的研究提供一种实用可靠的方法。     

自主式水下运载器导航用速度传感器技术方案研究

自主式水下动载器（ＡＵＶ）在军事上和国民经济中都有很大应用价值，因而近十年来，引起各国高度重视。由地ＡＵＶ本身尺寸小，因此，把尺寸、重量、功耗作了ＡＵＶ导航设备设计的三大基本要素，本文从多普勒速度计程仪（ＤＶＬ０和相关速度计程仪（ＣＶＬ）两种速度传感器的工作机理出发，找出了ＣＶＬ系统的独特优点，以此为ＡＵＶ导航有速度传感器采用ＣＶＬ方案的依据。由误差分析，提出了ＣＶＬ方案系统参数选择的方法，最后拟     

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.     

带前置导叶的潜艇尾流场的研究

本文采用发展的ＲＡＮＳ数值求解器，成功地对带前置导叶的潜艇尾流场进行了数值预报。算法中采用ｋ－ε湍流模型和壁函数，计算雷诺数为１０＾７，控制方程在正常网格下差分离散，运用了ＳＩＭＰＬＥＣ和ＡＤＩ技巧。针对潜艇尾端的收缩尖点，发展了一种可在直角坐标系下处理ｒ＝０问题的底面爬升网格技术。前置导叶的影响采用三维力场模型模拟，算例结果表明，本文的方法有效，并在设计者最为关心的桨盘面处轴向速度场已达到小于５     

回转体外形的一个数学表示法

本文根据回转体所应满足的基本边界条件,利用多项式的余数定理,导出了回转体横截面面积分布曲线的基本表达式。式中含有一个函数性参数。参函数的任一给定形式,可在“标准化坐标系”内生成一条回转体头部或尾部的型线;与此相反,任一给定型线上的各种信息,均可在参函数上得到反映,从而可以很容易地得出相应的数学表达式。文中给出的双参数系列,可以提供棱形系数范围很广的型线。 本文方法有着良好的逼近能力;采用本文方法,三参数的五阶多项式,一般情况下,即可得到良好的逼近效果。作为算例,文中给出了“Akron”飞船头部曲线的近似表达式。该表达式为一五阶多项式;但它能够给出比“Williams”的八阶多项式更为满意的近似结果。