带与不带4个等尾翼回转体的尾部流动的LDV测量

本文总述带与不带４个等尾翼回转体的尾部流动的ＬＤＶ测量结果，模型则增强尼龙加工而成，尾段由铝合金数控铣床整体切削后再作发黑处理组装起来。测量仪器为ＴＳＩ１００－１０型ＬＤＶ装置，测量位置为浆秀和２个轴向位置的边界层。对５个轴向位置的压力分布也作测量比较，速率测量结果表示为沿周为分布的变化以及等值同莼的分布，同时对速率场作调和分析。结果表明带４个等尾翼回转体的尾部流动速度场波比不带尾翼的更剧烈，以４     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

回转体空化研究现状及展望

针对水下高速运动回转体周围必然产生空化现象的问题,阐述了空化现象的主要负面影响,详细介绍了回转体空化实验装置、回转体水下空泡流和出入水研究进展及成果,简要分析了回转体空化研究的发展趋势。     

聚合物外流降阻研究

对于长为3.0米的平板和5.463米的回转体,在Reynolds数为3.0×10~6～5.4×10~7范围内进行了缝喷降阻聚合物溶液的阻力试验和壁面浓度的测量,所获得的最大摩阻降低率分别为45％和39％。 对于长为4.0米的回转体配五叶螺旋桨在喷液下进行了自航试验和船后螺旋桨的噪声测量。测试结果表明,推力减额t略有增加,伴流系数w减少,船后螺旋桨的噪声在频率为5～40kc频谱范围内约有1分贝的降低。本文导出了缝喷回转体的剪切微分关系式,并对长为5.463米的回转体进行了缝喷降阻计算,计算表明理论结果与试验结果比较吻合。     

粗糙带对绕平头回转体初生空化流动特性的影响研究

为了探讨表面粗糙度对空化初生特性的作用效果,本文针对平头回转体开展了在不同粗糙带高度条件下的初生空化流动特性的数值研究。结果表明：数值计算得到的空泡形态、回转体表面速度分布以及流场中的时均涡量分布均与实验吻合较好;与无粗糙带条件相比,增加粗糙带会改变初生空穴的分布规律和近壁面的流场结构,当粗糙带高度较小时,初生空穴的形成、溃灭位置距回转体头部及近壁面较远;增设适当高度的粗糙带可以提高近壁面流场压力,降低流场内的水蒸气含量,从而抑制空化初生,减小空化流场局部区域的压力脉动。     

粒子图像测速技术在拖曳水池中的应用

粒子图像测速技术（PIV）在大型拖曳水池中的应用面临着很多困难，诸如：水下激光片光照明、粒子图像捕捉、船舶流动的复杂程度、测量面积较大、粒子示踪，水下支架振动等。文章介绍了近十年来国内外PIV技术在拖曳水池中的应用和发展，对岸基式PIV和随车式PIV的优缺点做了比较与分析。还介绍了几个典型应用，即6：1椭球周围的速度及涡量分布的测量；不同尾附体连接形式的水下回转体伴流场测量；水面船首波流动结构的研究。文章还介绍了Iowa大学对拖曳水池PIV测量不确定度的评估研究。分析表明，国际水池PIV技术已经相当成熟并具备广阔的应用前景。     

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.     

非回转体艇型参数化构型及自动建模计算方法研究

非回转体艇型平台越来越成为未来水下平台技术发展的一个重要方向,艇型参数化构型与自动建模计算是船型优化设计过程中的关键环节。针对非回转体艇型复杂三维曲面构型与自动建模计算问题,本文分析非回转体艇型参数化构型与自动水动力计算流程与思路,基于不同剖面的船型特征参数,建立非回转体艇型数学方程参数化表达方法,完成计算水域建模、网格划分与计算参数等统一参数化设定,开发核心算法与高效自动建模计算程序,搭建艇型快速生成与自动建模计算的程序软件平台,并验证理论与算法程序的正确性。本文理论方法可用于非回转体艇型快速构型设计与性能优化。     

弹性回转体入水砰击载荷预报

采用数值仿真方法分析三维弹性回转体的入水问题,分析不同厚度的回转体的砰击压力峰值的变化规律;讨论以一定初速度入水时结构弹性模量对砰击压力峰值的影响;分析了砰击压力峰值随初速度的变化规律.计算结果发现,弹性回转体的砰击压力峰值随厚度、弹性模量以及速度的增加而增加.提出了随结构厚度、弹性模量和初速度变化的弹性回转体砰击压力峰值的预报公式.     

水下回转体微气泡减阻方案设计

通过数值计算方法,模拟回转体在水下的航行,分析回转体周围流场、压强及其壁面上阻力的分布,并根据计算结果为该回转体设计了有效的微气泡减阻方案.     

超空泡回转体减阻特性研究

基于Fluent 6.0的气泡两相流模型对超空泡回转体的减阻特性进行了数值研究.内容包括:外形对阻力及超空泡形状的影响;超空泡控制;阻力系数随空泡数的变化规律;长细比对减阻率的影响.超空泡减阻机理的研究表明:超空泡不仅可以减小回转体的摩擦阻力,还可以减小回转体的压差阻力.在外形、长细比和空泡数以及工程可实现性等诸多因素中,存在着一个最佳组合,使减阻率最高.     

运输型载人潜器的阻力数值预报

首先对Myring型回转体的阻力数值计算方法进行了讨论。其中着重对回转体周围控制域的网格离散方法及湍流模型的选择进行了讨论。将回转体数值计算得到的结果与实验值进行对比,选出适合的湍流模型,同时验证了计算方法的可行性。其次应用之前提出的数值计算方法,对某型载人潜器的模型进行阻力数值计算,得到相应的阻力系数。最后通过换算得到实艇阻力,并绘制了实艇的有效功率曲线。研究表明,相比于k-ε模型,k-ω模型能更好地计算Myring型回转体的阻力,并且在高雷诺数下有较高的精度,更适宜目标潜器的阻力预报。从目标潜器模型的直航阻力入手,对实艇的阻力进行预报,最后得到其有效功率,为该载人潜器的动力、控制等系统的设计提供了参考。     

不同形式表面开孔水下回转体流噪声特性研究

应用DES(Detached Eddy Simulation)湍流模型模拟表面开孔水下回转体在一定来流速度下非定常流体力学现象,分析开孔附近的精细流动结构及流场时频特性;结合FW-H模型计算开孔体流噪声,分析噪声频谱及总噪声级指向性特点。对两种方案开孔形式的回转体流场及流噪声特性进行对比。结果表明:其中的一个方案较另一方案阻力增加1%,脉动幅值也较大;两方案指向性相似,方案1的噪声级在各方向上较方案2约大4dB。频谱分析结果表明,造成方案1噪声相对较大的主要原因是孔穴流动的相互干扰。     

微气泡流的数值模拟及减阻机理分析

本文采用k-ω湍流模型,进行微气泡流动的数值模拟.在数学模型中,将气泡流作为混合物的流动处理,同时考虑了气泡与水的相对运动.应用该模型,计算了不同气泡直径及喷入速度、不同主流速度下某三维回转体周围微气泡分布及其阻力变化,计算结果与已发表的试验研究的结论相当吻合.对计算结果的分析表明,微气泡减阻的关键是生成足够小的气泡并使之尽量附着在物体表面附近以获得较高的空隙率.