潜艇螺旋桨直接辐射噪声的数值计算

采用计算流体力学与声学边界元方法相结合求解了潜艇尾部大侧斜螺旋桨的直接辐射噪声.与一般螺旋桨噪声计算不同的是,螺旋桨非定常计算时引入了潜艇尾部桨盘面的速度分布作为非均匀来流,能够提供更加真实的螺旋桨脉动压力源场.提取桨叶表面的声偶极源项后,采用边界元方法,求解FW-H方程,得到了螺旋桨空间测点的声压谱和总声级.桨盘面速度分布由全附体潜艇粘性流场数值计算得到,其可信性由艇体表面的压力系数与试验值的比较给予了验证.螺旋桨数值模型的可信性由敞水特性预报值与试验值的比较进行了验证.     

拖缆系统运动仿真

建立拖缆的三维运动模型,通过欧拉角的变换把拖曳线列阵微元段矢量动力平衡方程在局部坐标系下展开,在时间和空间上作中心差分数值离散.程序能够计算不同航速定常直航状态下列阵的阵形与姿态,可解决不定常运动（例如回转运动）、考虑海流等多种运动状况的阵形预测.取有关文献资料中的拖曳线列阵进行了直航、回转运动计算,计算结果与相应文献资料中计算和试验结果基本吻合.     

海洋拖曳系统对船舶操纵性能的影响

将拖曳母船、拖缆和拖曳体视为一个相互作用的整体,利用耦合边界条件,将拖缆顶端和底端的张力与其产生的力矩,分别计入船舶操纵性运动方程和拖曳体六自由度运动方程,结合拖缆的有限差分方程,建立了船/缆/体耦合运动模型,采用数值计算方法,对比分析了海洋拖曳系统对船舶操纵性产生的影响.计算结果表明:当计入拖缆和拖曳体耦合影响后,船舶稳态运动时的速度会降低,改变量为3％～5％;船舶回转机动时,速度、回转半径与横摇角会降低,改变量分别为2％～3％、2％～4％和11％～21％.采用船/缆/体耦合运动模型计算得到的船舶操纵性能符合实际,可为预报海洋拖曳系统的运动信息提供理论依据.     

自由面上作操纵运动三维船体粘性流场数值研究

船舶与土木工程学院张谢东副教授获准国家自然科学基金资助,课题为“自由面上作操纵运动三维船体粘性流场数值研究”. 1.研究目标为 项目的主要研究目标是建立在自由表面上作操纵运动船体的粘性理论计算模型和相应的数值计算方法,开发出一套关于在自由表面上作操纵运动船体三维粘性流场及水动力数值计算的计算机软件.从而提高船舶操纵水性动力理论计算和船舶操纵性预报的精度,填补国内运用粘性流体力学理论研究船舶操纵性的空白. 2.研究内容 项目主要研究在自由表面上作操纵运动三维船体的粘性流动问题.运用现代CFD技术,以粘性流体力学基本方程RANS方程为基础,对在自由表面上作斜航和回转运动三维船体的流场、压力分布以及水动力进行数值计算,以精确地预报三维船体作操纵运动时的复杂流动现象,如三维流动分离和分离涡,精确地预报自由面上作操纵运动三维的水动力.为了验证理论计算的准确性,还将做相应的船模操纵性试验研究. 3.拟解决的关键问题 1) 采用原始变量法模拟船体粘性绕流的关键问题之一是船体坐标网格的生成,这是数值计算的基础,网格结构、类型和尺度将直接影响粘性流场数值计算的精度.因此,本研究的重点将放在对各类网格生成方法比较、不同网格对数值计算的影响以及三维船体网格生成的通用性和局部加密的研究上. 2) 采用N-S方程求解三维船体粘性绕流的另一关键问题是方程的数值离散问题,本项目将对传统的数值离散方法如有限差分法、有限解析法和有限体积法等进行系统的分析、比较,以寻求一种较为稳定和精确的方法,对作操纵运动船舶的粘性绕流进行计算. 3) 湍流模式和壁面处理形式也是影响粘性流动理论计算的精度和效率的一项重要因素,本研究将对适合于作操纵运动尤其是作大角度斜航和回转运动三维船体的粘性流动计算的湍流模式和壁面处理方法进行研究与探索. 4) 同时考虑粘性和自由表面的影响是研究的一个难题,也是将要解决的关键问题. 4.项目创新之处 项目的创新之处是在船舶操纵运动的理论研究中,引入了粘性流体力学的理论和方法,并且首次同时考虑自由表面和粘性对作操纵运动船舶的水动力的作用,运用现代CFD技术及粘性流体动力学方程,分析、计算作操纵运动船舶的流场、压力分布及水动力,从而建立更加合理、精确和完善的操纵运动船舶水动力理论计算模型和数值计算方法. 科技处(余区办) 章爱武     

采用实测数据实时修正的机场跑道水膜厚度面域分布预估方法

为精准预估不同跑道状况与降雨条件下跑道水膜厚度的面域分布,基于二维浅水方程建立了水膜厚度面域分布数值模型,开发了基于格心型有限体积法和HLL(Harten, Lax and van Leer)格式近似Riemann解的数值求解算法;在此基础上,引入水膜厚度的实测数据,通过构造伴随方程,采用梯度下降法获取了实际降雨条件下的最优曼宁系数,从而动态修正了二维浅水方程的计算结果,精准预估了跑道水膜厚度面域分布;采用北京首都国际机场安全预警平台的水膜厚度实测数据和车载式LiDAR系统获取的路面高程数据,计算分析了曼宁系数更新间隔和高程空间采样间隔对模型求解效率和精度的影响,并采用实测数据验证了算法的准确性。研究结果表明：为满足水膜厚度实时监测需求,在综合考虑计算耗时与求解精度的条件下,曼宁系数的最优更新间隔为30～300 s,对于表面平整的道面,高程的最优空间采样间隔为0.1～0.5 m,对于存在车辙等病害的道面,高程的最优空间采样间隔为0.10～0.25 m;在真实降雨条件下,水膜厚度计算值与实测值的平均误差为0.13 mm,最大误差为0.76 mm,满足机场对水膜厚度的监测需求。由此可见,建...     

潜水器水动力系数计算方法研究

为了保证潜水器具有良好的操纵性能,构建操纵运动方程的水动力系数必须具有相当的准确性.文中以某长航程潜水器为研究对象求解其水动力系数,分别采用了近似公式估算、基于势流理论的面元法和提出的应用FLUENT模拟循环水槽试验3种方法.通过计算结果与模型循环水槽操纵性能试验结果的对比分析,总结了上述三种计算方法的适用范围和效果评价.     

基于加权法的桥梁冲击系数计算方法

以公路简支梁桥为研究对象,采用四自由度的二分之一车辆模型,建立了车桥耦合振动方程,计算了不同车速下桥梁跨中截面的动挠度和应变时程曲线.对比了传统定义法、试验测试法、现行规范法的冲击系数计算值,对前2种方法进行了修正,获得了桥梁结构的最大动效应值,并根据主梁的最大活载内力计算原理,引入数值加权的概念对前2种方法进行了加权计算.分析结果表明:传统定义法和试验测试法计算的冲击系数值比《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)计算值小;由时程曲线上最大动效应处得到的冲击系数平均值约是前2种方法计算值的2倍,且其最大值比规范法计算值小37％;基于传统定义法的挠度冲击系数值大于应变冲击系数值,而试验测试法得到的挠度冲击系数值普遍小于应变冲击系数值;基于传统定义法和加权法的挠度冲击系数计算值比规范值大16％;试验测试法和加权法相结合的冲击系数计算方法考虑了移动荷载对整个桥梁冲击的历程效应,计算比较稳定.     

加导叶喷水推进器水动力特性研究

用数值方法计算了加导叶喷水推进器的水动力特性.在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上建立不可压缩流体的积分方程,以SIMPLE为基本算法,结合速度修正方程和压力修正方程,求解喷水推进器的内部速度场和压力场,采用基于二方程雷诺数时均方程方法研究喷水推进的湍流模型.用数值方法建立喷水推进器的三维数学模型,用混合网格布置方法提高计算精度.分析了不同流量下加导叶喷水推进器的流量和扬程、功率和效率的关系.     

基于数值分析的船舶斜航运动水动力研究

以ITTC操纵性技术委员会组织的船舶操纵性比较研究中推荐的KVLCC2为研究对象,通过求解不可压缩黏性流体的RANS方程,对该船模的斜航运动的黏性流场进行了数值模拟,得到作用在该船模下不同漂角下的纵向水动力、横向水动力和艏摇力矩,分析了船体表面的压力系数分布和船体周围漩涡流场分布,将计算结果与实验数据进行对比,吻合较好,同时,采用最小二乘法进行曲线拟合,求得船舶操纵水动力导数,通过对结果分析可得,采用数值分析的方法求解船体斜航运动可满足工程计算要求。     

附体在不同布置下的潜艇尾流场数值模拟

文章以SUBOFF潜艇模型为研究对象,对附体相对主艇体处于不同位置下的尾流场进行了数值模拟计算。采用k-w湍流模型,求解RANS方程得到附体处于不同布置位置下的尾流场分布,计算结果以桨盘面不同半径处的轴向无量纲速度和不均匀度系数给出。通过对计算结果的比较,分析了附体的布置位置对潜艇尾流场的影响。     

为部队训练研发浮动目标靶等新装具的回忆

在内陆地区借助专用装具模拟海上浮动目标进行射击训练,从而有效地提高现役部队官兵和预备役指战员的实战技能。浮动靶标的研发成功地实现了这一预想。     

王繁高速公路太安岭隧道涌水量预测与评价

以太安岭隧道为例,利用地下水动力学方法对隧道开挖的涌水量进行了预测,预测结果表明,隧道全线属于弱富水段,根据预测结果提出了隧道施工建议。     

水泥稳定冷再生材料路用性能试验研究

通过室内试验对水泥稳定冷再生混合料的无侧限抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度、抗冻性能进行了系统的研究,同时研究了水泥剂量、旧料掺加比例、温度对水泥稳定再生混合料的影响.研究表明,水泥剂量为5%时,冷再生材料的强度和其他路用性能指标均满足规范的要求.     

仁义河大桥桥墩刚度与结构体系适应性分析

阐述了刚构—连续组合体系桥梁桥墩的刚度对结构变形和内力状态的影响,结合高薄壁墩的特点,对仁义河特大桥桥墩刚度设计和结构体系的适应性进行分析研究,为同类型桥梁的设计提供借鉴。     

隧道喷锚及二衬空洞的成因、预防及处理办法

通过对已有隧道经常发生二衬空洞形成的原因进行分析,探讨解决这一难题的方法以及如何处理。     

基于公路建设质量行为评价的监督方式初探

基于质量行为与实体质量有着较好的相关性,提出了公路建设质量行为评价指标,并鉴于质量行为评价的模糊性,采用层次分析和模糊综合评价方法对建设过程中的质量行为进行了分析,实现了建设质量行为的科学准确评价,最后依据评价结果对工程建设的监督方式做了初探,从而实现公路工程政府监督的差别化和动态化。     

五盂高速公路上跨石太高铁太行山隧道安全性分析

通过对五盂高速公路上跨石太高铁太行山隧道安全性进行分析,提出一些对计算跨越隧道的思路和想法,供大家参考和探讨。     

监控量测在公路黄土隧道洞口段的应用

监控量测是新奥法施工中一项非常重要,也非常必要的安全保障措施,它能够准确、及时反映围岩的变化趋势、规律,反映围岩的应力释放过程,能够指导围岩支护参数的修正,确定二次衬砌的支护时间等,对隧道施工的经济及安全有重要意义。     

钢筋混凝土框架柱的抗震性能

本文根据97根钢筋混凝土框架柱在低周反复荷载作用下的试验研究，将其破坏形态分为弯曲型、粘结型及剪切型三大类。主要对其强度和延性进行了分析和讨论，并提出了相应的计算公式以及构造措施。     

平定枢纽互通式立体交叉方案设计

平定枢纽互通式立体交叉的设置为阳泉至盂县高速公路与太原至旧关高速公路提供便捷的交通流转换,详细介绍平定枢纽方案设计,并以此为例阐述山区高速公路枢纽互通式立交的设计思路及理念。