不同工况下巨型沉井水流力及流场研究

水流经过沉井时,由于沉井对过水断面的压缩造成沉井周围流场的变化.为了探索不同流速、流向和水深工况下沉井受力变化,在模型试验与CFD数值模拟的基础上,采用控制变量法对沉井在着床、浮运过程中的流场变化规律进行研究;针对规范公式对大型结构计算存在的不足,提出对侧压缩系数进行修正.计算结果表明:随着流速的增加,水流力与流速呈抛...     

涡轮蜗壳势流场计算

本文采用有限元法计算蜗壳三维可压缩流场。文中以某径流涡轮蜗壳为例,对其蜗壳通道截面及无叶喷嘴处的势流场进行了分析研究。同时,对非单连域流场的计算提出了新的计算方法——流面迭代法。该法可避免求解不对称刚度矩阵,从而大大减少了计算机存储量,因此在实用中是有价值的。     

回转体绕流场数值计算分析

采用有限体积方法求解三维低速N—S方程，研究了三维回转对称体的绕流。用中心差分和迎风差分的混合差分格式构造代数方程组，采用了隐式和显式相结合的方法使主对角元素占优，以提高迭代求解过程的稳定性。利用压力校正算法，采用面松弛迭代来实现方程的求解。湍流的计算采用了标准的双方程模型。给出了回转体的计算结果，与其它方法的计算结果的对比表明它们之间具有合理的一致性。     

潜艇阻力与流场的数值模拟与验证及艇型的数值优化研究

采用求解RANS方程的数值计算方法,结合k-ε、RNGk-ε与k-ω三种湍流模型,预报了数值方法验证研究用美国DARPA潜艇模型SUBOFF与CSSRC潜艇模型SM-x的阻力与尾流场,并将计算结果与试验结果进行了对比和分析,验证了数值方法的可靠性.然后,利用数值计算手段,对6条潜艇模型的尾流场进行了比较分析,选出了一条桨盘面不均匀度系数最优的艇型,并对指挥台围壳与尾翼进行了加设弧形填角(填角与附体一体化)的设计,数值预报了填角对于尾流场的影响,从涡量角度探讨了填角处的流动机理,结果表明填角能够改善桨盘面的入流品质.对于"木"字型尾翼的尾流场也进行了数值模拟分析.数值优化手段的可行性得到了验证.     

全附体潜艇三维粘性流场数值计算方法研究

采用不同的湍流模型和网格形式对SUBOFF全附体模型进行三维粘性流场数值模拟,将计算所得的艉部伴流场同有关文献的试验结果进行比较,并以伴流分数对周向角的曲线形式展现出来,分析了湍流模型、艇体周向网格节点间距和y+值对全附体潜艇三维粘性流场数值计算结果的影响.     

基于流场数值模拟的遇险目标漂移计算研究

为了提高海上搜寻与救助的准确性和快速性,遇险目标漂移计算问题变得非常重要,成为海上搜救研究的热点.采用ADI模式建立广东省毗邻海域二维流场模型,对遇险目标漂移问题进行数值模拟,并与实测结果进行比较,吻合较好.可为该海域遇险目标搜寻与救助提供技术支持.     

粘流中舟艇水阻力与自由面流场的数值计算

基于粘流理论研究了舟艇的水阻力与自由面流场.数值计算中,控制方程为完整的N-S方程,并采用κ-ε两方程湍流模型封闭雷诺方程,对自由表面的追踪采用VOF方法.为验证本方法的正确性,以系列60船模进行了考核,得到了不同航速下的船体水阻力、自由面流场和相应的粘性阻力系数.并把计算结果与已发表的试验结论及其他计算结果做了比较,结果表明,本文的计算方法是可信的.     

雷诺数对潜艇粘压阻力和尾部伴流场影响的数值计算研究

采用数值计算方法对SUBOFF潜艇的主艇体模型和全附体模型在不同雷诺数条件下进行三维粘性流场数值模拟。将低雷诺数条件下的计算结果与试验结果进行比较,验证计算方法的可靠性;利用数值计算技术分析潜艇工程设计和试验中出现的问题,包括潜艇实艇阻力预报方法研究和雷诺数对潜艇尾部伴流场的影响研究。     

方圆过渡入口烟道流场优化及阻力特性的数值研究

方圆过渡通道是一种常见结构形式。本文建立了高速烟气流经方圆过渡烟道的三维数值计算模型,选用标准k-ε湍流模型,压力速度耦合采用SIMPLE算法,方程离散采用二阶迎风差分格式。计算得出方圆过渡烟道内部流场的速度分布情况。由于原设计通道内流场欠佳,基于烟道出口速度的均匀性,给出提高烟道高度和加装导流板2种对流场进行优化的措施。并进一步考察加装导流板之后对通道的阻力影响。计算结果表明:由于弯曲面的存在,在近壁面会形成涡流。在合适位置加装导流板不仅可以均匀内部流场,而且可以降低流场阻力。数值计算方法的正确性通过对一种标准中可查的结构进行计算对比得到验证。从而提出了一种针对方圆结构烟道流场及阻力特性计算的新方法,可为工程设计提供有益参考。     

均流中大型集装箱船桨舵干扰粘性流场的数值计算研究

应用FLUENT软件的滑移网格技术,实现了均匀来流中的桨舵干扰粘性流场计算。考察了桨推力、舵受力,桨舵周围的速度、压力分布。为尝试预报舵空泡性能,还考察了桨舵间距变化对舵面上的压力分布的影响,取得了与舵空泡观察试验一致的结果。本项工作为船后桨舵干扰粘性流场计算提供了基础。     

黄浦江航道改善方案的三维水流数学模型计算

建立东中国海数学模型，长江口数学模型和黄浦江三维水流数学模型，通过嵌套计算合理确定黄浦江三维水流数学模型的水边界条件，计算3种水文条件下5种不同改善方案实施后对邻近水域可能产生的影响，分析工程区附近水位，流位及流向的变化情况。     

绕Wigley船自由表面粘性流场计算

本文采用商用粘性流场求解软件COMET计算带自由液面绕Wigley船的粘性流动,网格数约为216000。计算中使用标准k-ε湍流模式和壁函数。用HRIC算法确定自由面。同时域步进法得到稳态解,计算的在傅氏数为0.30时的阻力结果与模型试验测量值吻合良好。预报的船体周围的波型及船体表面的波面形状也较合理。     

明渠水流梯形断面临界水的推求及计算

本文通过研究,导出了临界水深e-x函数形式的表达公式,并进行了大量的计算和验证,证明利用一般的函数计算器计算,对梯形断面临界水深的计算速度快,成果准确。     

CSSRC在船舶粘流场计算流体力学领域中的研究与进展

本文在回顾近十年来国内外船舶ＣＦＤ领域研究进展的基础上，集中介绍了ＣＳＳＲＣ“八．五”期间取得的最新研究成果，内容涵盖了水面船舶尾流场、带附体潜艇整艇流场、船舶尾流场声与推进器相互干扰、船体与附体连接部位流场精细结构、鱼雷泵喷射推进器的ＣＦＤ模拟、螺旋桨粘流场等目前船舶ＣＦＤ领域最为热点的研究方向，最后作者对“九．五”期间船舶ＣＦＤ的发展进行了展望。     

潜艇主艇体三维粘性流场数值计算方法研究

采用不同的湍流模型、边界条件对SUBOFF模型主艇体的七种网格模型进行了三维粘性流场数值模拟.将计算所得的艇体表面的压力系数和壁面剪应力系数沿艇长的分布与有关文献的试验结果进行了比较,并以曲线的形式展现出来.分析了湍流模型、边界条件和y+值范围对潜艇主艇体三维粘性流场数值计算结果的影响.     

挖泥船绞刀二维清水流场数值模拟

基于时均N-S方程对绞刀内部及周边流场进行二维数值模拟分析,采用标准k-ε湍流模型与多参考系模型对绞刀进行动静耦合的定常数值计算,获得不同绞刀转速与泵吸流量组合时的流场状态。以定常湍流计算作为初始条件应用RNG k-ε模型和滑移网格技术进行了绞刀流场的非定常数值计算,得到了流场参数随时间变化及动静区域间的影响与干涉。研究成果有助于初步认识绞刀内部及周边流场,可供绞刀设计及挖泥船施工参考。     

上游引航道透空隔流堤布置与通航水流条件优化*

针对急弯下游布设的上游引航道口门区通航水流条件复杂等问题,依托某航电工程通航水力学模型试验,对比分析不同流量和不同隔流堤与导流墙夹角条件下的上游口门区的流场分布,探究隔流堤与导流墙夹角和上游引航道口门区水流条件之间的关系。结果表明,隔流堤可以有效减小上游引航道内与主航道中存在的流速梯度,减小主流对口门区水流的挤压和摩擦,进而减小口门区横流和回流流速,消除不利于通航的流态。隔流堤与导流墙之间夹角存在阈值,当小于该值时,纵向流速和横向流速均随着夹角的增大而减小;进一步增大则会导致部分主流流入,恶化口门区流态。     

基于高性能平面二维水流数学模型的计算效率研究

针对高性能平面二维水流数学模型,分别开展了基于单机多核处理器(CPU)和显卡(GPU)的并行化研究,旨在提高模型计算效率。以长江下游福姜沙水道为例,对并行后模型的可靠性和计算效率进行评估,结果表明:采用两种并行模式后,模型计算结果与串行结果一致,可靠性好,且计算效率有所提高,特别是采用GPU并行模式后,模型计算效率提高6.7倍以上,大大缩短了模型计算周期。     

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。