SA与MILES模型在SFS2舰船空气流场中的模拟应用

为了研究SFS2的舰船空气流场特性,分别利用N-S方程和MILES方法对SFS2空气流场进行数值模拟,其中RANS方程的求解中应用了SA湍流模型,并与风洞试验结果进行对比。计算结果表明,SA和MILES模型均能得到与风洞试验变化规律相同的时均流场结果,但MILES对尾流场的预测精度相对更高,且能得到空气流场的瞬时特性,用于更精确地分析舰船空气流场。研究表明,当改变两种计算模型来流速度时,流动结构基本一致,船体表面压力系数分布几乎一致。     

利用缩比模型CFD数值模拟计算舰船舰面空气流场相似准数的影响探讨

舰载航空系统是现代舰船的重要组成部分,舰船空气流场对舰载机起降的安全性有明显的影响,因此,舰船空气流场特性研究对全船总体性能具有重要意义.目前,对舰船空气流场的研究方法主要有实船测量、模型试验及数值模拟等方法,利用缩比模型对舰船舰面空气流场进行CFD数值模拟具有成本较低和周期较短的优点.缩比模型计算需要考虑相似性问题,文章针对此问题从缩比模型的采用、流场模型试验时相关的相似准数影响等方面加以讨论,其中还针对模型试验时不同雷诺数的影响进行了数值模拟计算.     

舰载直升机起降区空气流场模拟方法研究

基于计算流体力学(CFD)技术建立了2种舰载直升机起降区空气流场的计算方法,以用于分析舰船/直升机之间的耦合干扰问题。在这2种方法中,控制方程选取N-S方程,求解方式采用隐式耦合方式,湍流模型为k-ε模型,分别使用"作用盘方法"和"运动嵌套网格方法"模拟旋翼。应用建立的方法,以SFS2简化船型、Robin旋翼和"Caradonna-Tung"旋翼分别作为算例,并与试验值进行对比,验证了方法的有效性。在此基础上,深入地进行起降区舰船/旋翼耦合流场的计算研究。研究结果表明:舰船上层建筑物的存在会引起起降区下洗速度增大,使得旋翼拉力减小;"作用盘方法"能有效地用于舰船/直升机耦合流场的分析,而"运动嵌套网格方法"可以捕捉到起降区空气流场的细节,但其需要耗费巨大的计算量。     

不同工况条件对舰船舰面空气流场的影响

随着舰载机及精密电子设备普遍装备现代舰船,与之相关的安全性及可靠性影响因素也逐渐受到关注[1].舰船舰面气流场对舰载机的安全起降影响显著.在不同的工况条件下,舰船气流场会产生变化,进而影响到舰载机的安全作业.本文利用缩比模型对舰船舰面空气流场进行数值模拟计算,观察工况条件发生变化时模型舰面气流场的变化情况.从模型的选取、参考舰船舰载机起降方式等方面加以讨论,对不同工况条件下舰船空气流场的数值计算结果进行了对比和分析.     

直升机舰上起降安全的影响因素研究

对舰载直升机起降安全因素进行系统分析,梳理其关键影响因素舰船空气流场中各特性参数对直升机操作性能的影响,介绍用于舰船空气流场测量的3种典型方法。研究表明:可通过CFD仿真、风洞试验以及实船测量三位一体的手段获取精确的直升机起降流场环境,结合直升机飞行特性获取准确的直升机载舰安全起降包线。研究结果对舰船空气流场的深入研究有重要指导意义,并可为机舰动态配合研究提供参考。     

直升机舰上起降安全的影响因素研究

舰载直升机的起降安全涉及到舰机两方面,且影响因素较多。本文首先对舰载直升机起降安全因素进行了系统分析,梳理了其关键影响因素舰船空气流场中各特性参数对直升机操作性能的影响。然后介绍了用于舰船空气流场测量的三种典型方法,对舰船空气流场的深入研究有重要指导意义,并可为机舰动态配合研究提供参考。     

舰船舰面空气流场的CFD数值模拟探讨

CFD技术已经广泛应用于舰船水流场的分析计算研究领域,而在舰船空气流场研究中的应用趋势正在逐步增强,目前国内在该领域的研究工作还处于起步阶段.从现代舰船气流场的研究发展现状、舰船空气流场CFD数值计算方法的选用以及实例数值计算,探讨了数值模拟舰船气流场的可行性,并通过将计算实例的数值计算结果与其对应状态的风洞试验结果进行对比分析,验证了计算结果的合理性,结果显示,利用CFD工具在定常条件下对舰船空气流场的模拟计算方法是可行的.     

上层建筑形式及布局对舰船空气流场的影响

舰船上层建筑是诱发舰船舰面空气湍流的主要因素,对于具有全通飞行甲板的舰船,其岛式上层建筑的外形及布置则出现了多样化的趋势,对迎风方向后方的气流场形态势必会产生影响.为了解上层建筑外形及布局形式的变化对舰船空气流场,尤其是对舰载机起降影响的初步规律,通过定常同等试验工况条件下,建立多种形式的上层建筑以及变化研究模型上层建筑纵向的布置位置的数值三维模型,对5种模型分别进行数值模拟计算,分析和观察由此产生的气流场变化,对计算结果进行取值分析.通过各模型及原型舰模型间气流场特性的对比,所得出的有关结论与目前实际的舰船产品所采用的布置形式决策是一致的.     

舰船气流场数值仿真对模型处理的敏感性分析

分别以国际通用简化载机护卫舰模型(SFS)和美国航母模型为对象,通过舰船气流场数值模拟对舰岛几何简化(不同形状)、边界层的处理等敏感性进行了研究分析,得到的主要结论为:舰船整体气流场特征对舰岛(舰桥)的几何简化(形状)不敏感,除在风向方向,舰岛后方的有限区域内气流场特征有所不同外,其他区域流场特征基本不变。对于护卫舰的飞行甲板关注空域、航母后方的着舰路径空间点位置,舰岛的几何简化(不同形状)对这些区域流场特征的影响可以忽略。舰船整体气流场特征对舰船壁面边界条件的处理方式也呈现不敏感特性,对于非结构网格,近壁区网格无须采用菱柱形网格,y+在o(10)~o(1 000)范围内均得到了基本一致的结果。由于舰船整体气流场特征对边界层的不敏感性,建议采用无粘假设对舰船整体气流场进行数值仿真。     

舰船气流场品质评估指标研究

舰船甲板气流场是载机舰船水线以上船体、上层建筑等的几何外形及布置设计的一个不能忽略的因素,它直接影响舰载机的起降安全。但目前还没有系统的舰船气流场品质评估指标。本文基于国内外舰船气流场研究成果,提出舰船气流场品质评估指标,主要包括速度大小和梯度、涡、湍流强度、频域谱等,并以一简化护卫舰模型(SFS)为计算对象,利用提出的评估指标对其进行评估,将数值模拟结果与试验进行对比,旨在为今后载机舰船气流场评估和水线以上船体外形及上层建筑设计提供借鉴。     

基于舰载机起降限制的舰船气流场特性评估方法初探

对具有搭载舰载机能力的舰船而言,其气流场特性的评估取决于对相应舰载机的起降气流条件限制。通过对美国LHA型舰缩比模型的数值建模,结合两种舰载机起降的气流场限制条件对计算结果进行对比分析。在相同定常来流工况下,分别以±15°风向角对该型舰数值模型的两个起降点进行模拟取值,结合直升机和固定翼短距/垂直起落飞机的起降特性和气流限制条件,尝试提出一种评估舰船气流场特性的直观方法,并得出不同甲板气流区域受上层建筑影响的有关结论。     

内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟在复杂流态下的应用

基于平面二维水流数学模型和船舶航行操纵数学模型的基本原理,开发了适合内河航道的曲线拟合坐标系下的船舶航行操纵平面二维数学模型,其中水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型,船舶航行操纵数学模型采用比较流行的"组合型"水动力模型。在实船和船模在静水条件及均匀流条件下的航行试验验证的基础上,通过复杂流态河段船舶航行操纵数值模拟的研究,表明该船舶数模基本能够模拟船舶在复杂流态下的航行操纵情况。     

人工气泡船水动力性能试验研究

文章通过试验途径研究了人工大气泡船的水动力性能,试验包括气泡船流量测试试验、气泡船通气对比试验、气泡船与其原型船静水及波浪中对比试验。结果表明,气泡船充气后阻力能大大下降;对于气泡船有一最经济的充气流量;气泡船在静水及波浪中的综合性能均优于常规船型,特别是阻力下降很多。根据试验结果还分析了气泡降阻的原理:具有一定压力的气泡腔,除了减小船底的摩擦阻力之外,还支撑了艇的一部分重量,减小了艇体的吃水,从而阻力也相应地减少。     

考古船阻力计算中湍流模型与格式研究

为了研究不同湍流模型在船舶水动力性能预报中的适用性,在求解RANS方程的数值计算方法过程中,通过采用S-A、k-Omega、SST、EASM、DES等湍流模型,对考古船的阻力进行了预报,并将计算结果与试验结果进行了对比分析。由5种湍流模型的预报结果与试验值的对比得出：S-A、k-Omega模型对阻力性能的预报存在明显的缺陷;SST模型会有改进,计算误差能控制在工程应用的范围内,能够很好地应用于船模的阻力计算。     

基于改进自适应遗传算法的船舶电力系统滤波装置优化配置

近年来随着大量非线性负载的投入使用,船舶电网谐波问题日益严重,直接影响到船舶电气设备的正常工作和使用寿命。论文结合船舶电力系统动态负荷多等特点采用节点电势法进行基波潮流计算,忽略传输线路压降,对非线性负荷进行迭代求解,因而收敛速度快,精度高。在迭代求解过程中,采用改进的自适应遗传算法。根据适应度值的集中程度自适应地变化整个种群的交叉概率和变异概率,增加了种群多样性,扩大了搜索空间。应用改进的自适应遗传算法对一个12节点船舶电力系统进行滤波器优化配置,优化结果表明了算法的有效性。     

中水头巨型船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统水动力学研究*

闸墙长廊道侧支孔输水系统,因其相对于集中输水系统更优的水流条件以及相对其他分散输水系统更简单的结构和更低的建设维护成本,而广泛应用于中水头大型船闸中。近年来,湘江航运干线设计和建设了４座中水头巨型船闸,该输水系统能否满足巨型船闸高输水能量下的船闸自身与过闸船舶安全要求需要加以研究论证。本文以大源渡二线船闸为例,通过1:30物理模型试验,对其闸室船舶停泊条件、输水水力特性及引航道水流条件进行研究。结果表明：在推荐的消能布置和阀门开启方式下,各项指标均能满足规范和设计要求。     

Research on integrated naval ship design model and its intelligent algorithm

Pointing at naval ship projects creation and evaluation at stage of naval ship concept design,in the mechanism of integrated design based on naval ship synthesis model, ship projects creation and intelligent fuzzy evaluation method is researched, thus the applicability of each algorithm is obtained. Firstly,the naval ship synthesis model is introduced to design process, value and application status of synthesis model in integrated design is then exposed. Then the applicability of single target and multi targets SA algorithm is improved, and the quick generation of naval ship projects is done. After that, multiple projects evaluation method based on Vague fuzzy set is introduced to established the intelligent evaluation model, which can integrate effectively the quantitative and qualitative indexes. At last, the analysis of results comparison shows the advancement and rationality of each method. The example shows the integrated design process researched in this paper can be a great orientation of naval ship project design, and can also be used in other parts of naval ship development.     

Prediction of Stabilization of Ship in Random Wave

In this paper we show thc method of energy in part with which we can get the model of random wave,and predict theroll motion of unstabilized ship and stabilized ship using the wave model.The control parameters of fin stabilizer are determinedaccording to the performance index. The simulation of the system is also made in this paper. The comparison of the simulationwith real ship indicates that the method can be used in the prediction of roll motion of a stabilized ship in random wave.     

Modeling nonlinear roll damping with a self-consistent,strongly nonlinear ship motion model

Appropriate modeling of roll damping is one of the key issues in accurately predicting ship roll motion. The difficulties in modeling roll damping arise from the nonlinear nature of the phenomena. In this study, we report a new effort in modeling the bilge keel roll damping effect based on the blocking mechanisms of an object in the potential flow. This effect can be implemented as a component of appropriate ship motion models. We used our digital, self-consistent, ship experimental laboratory (DiSSEL) ship motion model to test its effectiveness in predicting ship roll motion. Our numerical experiment demonstrated clearly that the implementation of this roll damping component improves significantly the accuracy of numerical model results (the results were compared with ship experiment data from the Naval Surface Warfare Center, Carderock Division, Maneuvering and Seakeeping Facility).