不可压缩液体中自由气核分叉特性研究

空化气泡会引起强烈的声辐射和舰船壳体振动,自由气核振动的跨临界分叉研究对寻求空化气泡的生成机理具有重要意义.通过建立不可压缩液体中自由气核的振动模型,由中心流形定理对该振动模型进行约化,得出中心流形上的跨临界分叉方程,通过该振动模型的分叉研究,提出了产生气泡的新机理,并进行了仿真实验加以验证.仿真结果表明,跨临界分叉是自由气核产生气泡的一条途径.     

气核对空化的影响—法国的研究进展

空化机理的研究表明空化核对空泡的起始与发展以至于空泡噪声都有显著的影响。近几年来，法国空化界对这一问题的研究较为深入，本文综述了在法国在这一领域所取得的进展。首先对空化核问题进行了历史回顾，然后以试验结果分析了气核的存在对空化性能的影响。最后阐述片状空泡向泡状空泡转变过程中气核的作用。     

非理想气泡振动混沌特性应用

通过计算非理想气泡振动模型的Lyapunov指数谱,绘出气泡振动模型的关联维与嵌入维关系图,得到气泡振动的关联维数,验证了非理想气泡振动的混沌特性。在此基础上,计算了气泡振动由倍周期分叉通向混沌过程中所对应的模糊函数,并绘制相应的模糊函数图形。结果表明,混沌响应信号作为主动探测信号将具有较强的分辨力,该结论为水下目标混沌信号检测奠定了理论基础。     

鱼雷定深航行稳定性的分叉分析

鱼雷定深运动方程含有诸多的非线性项，用传统的分析方法对其稳定性进行研究有较大难度。运用非线性科学中的分叉理论，选定鱼雷定深运动方程中的某一流体动力系数扰动值为分叉参数，系统地分析在经典比例微分深度控制系统作用下，鱼雷在退化平衡点处的航行稳定性。利用中心流形定理，推导出系统状态变量解析表达式，对系统 Hopf分叉进行分析，并进行仿真验证。结果表明，流体动力系数变化使定深航行产生 Hopf分叉，并给出了确保鱼雷稳定航行的流体动力参数取值范围。     

空泡水筒中播核的原理及方法——法国的研究综述

近几年空化问题的研究成果表明,空泡水筒中要实现空泡状态的模拟,必须模拟空化核谱,法国空化界对气核的相似原理以及空泡水筒中气核播种的方法进行了较深入的探讨,所发展的用过饱和水产生和注入气核的方法已成为法国国各水筒播核的常规方法,本文综述了关于气核的相似问题的研究结果,并简要地介绍了法国各水筒采用的播核方法及其原理。     

鱼雷定深航行稳定性的分叉分析

鱼雷定深运动方程含有诸多的非线性项,用传统的分析方法对其稳定性进行研究有较大难度。运用非线性科学中的分叉理论,选定鱼雷定深运动方程中的某一流体动力系数扰动值为分叉参数,系统地分析在经典比例微分深度控制系统作用下,鱼雷在退化平衡点处的航行稳定性。利用中心流形定理,推导出系统状态变量解析表达式,对系统Hopf分叉进行分析,并进行仿真验证。结果表明,流体动力系数变化使定深航行产生Hopf分叉,并给出了确保鱼雷稳定航行的流体动力参数取值范围。     

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.     

Research progress and application of computational method for hydrodynamic noise from air-water interface北大核心CSCD

含水气界面水动力噪声是船海工程结构物经常遇到的一类典型重要噪声,具有机理复杂、声源形式多样、传播影响因素众多等特点。含水气界面水动力噪声与自由面相互作用,受空化、水气泡混合流等影响,对舰船的隐蔽性造成很多负面影响,具有重要的研究意义。分别从自由面噪声、空化噪声和水气泡混合流噪声3个方面进行介绍,并阐述相应噪声的计算方法以及在噪声计算时需要考虑的关键问题和目前所采用的解决方案。最后,展望未来的研究发展方向。     

空化核与空化起始

本文给出了空化核谱的函数形式及核谱对水速、局部压力等参量的依赖关系;推演得模型/原型水样中空化核群的相似关系,提出了实现模拟方法的建议;讨论并修正了空化起始的判别准则,并尝试将模糊数学工具引入空化研究并预报空化核群与压力场联合作用的方法;还分析了气核在漩涡压力场中的生长行为,指出测量来流中的核谱对漩涡空化并非必需。     

计入能量损失的气泡运动三维数值模拟

在前人研究的基础上,假设能量损失主要发生在气泡体积达到最小的瞬间,通过改变压力参数计及能量损失,结合势流理论,建立气泡三维动力学数值模型。采用边界积分法求解该数值模型,计算得到气泡的动态特性,计算值与实验值吻合良好,验证了数值模型和计算方法的有效性。基于此,分别对自由场中和边界附近的气泡动力学特性进行了模拟,包括水下爆炸气泡以及空化气泡,得到了一些规律性的曲线和结论,旨在为气泡的相关动态特性研究提供参考。     

水下爆炸气泡载荷作用下船体梁的动态水弹性响应

文章基于势流理论,针对水下爆炸气泡脉动载荷作用下船体梁的动态水弹性鞭状响应及其共振效应进行了研究。阐述了水下爆炸气泡与船体梁之间的流固耦合理论分析,并分别建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和一个船体梁的弹性响应的计算模型。文中以两条实船作为算例,研究了刚体运动对船体梁弹性振动响应的影响,分析了船体梁在气泡脉动载荷作用下产生的共振破坏的机理。     

水力式升船机泄水阀门掺气减蚀措施

针对某水力式升船机调试阶段出现的输水阀门空化和振动问题,通过比尺为1∶10.667的阀门段常压及减压恒定流水力学物理模型,对水力式升船机高水头泄水阀门流量系数、阀后空化形态及特性进行了研究,在此基础上提出掺气减免泄水阀门段空化的工程措施。通过减压试验验证每只阀门掺气量0.1 m~3/s后,阀门段空化噪声基本消除、振动下降明显,掺气措施减免和抑制空化效果显著。     

舰船结构气幕减振的模型试验研究

本文介绍和讨论了舰船结构气幕减振的模型试验研究。试验模型为铝质，平底，尖首，方尾、开口薄壁型船模，试验在循环水槽中进行，通过2种吃水，2种喷气孔径，6种喷气流量，2种水流速度的选择组合，研究气幕对船模自由振动，强迫振动和振动阻尼的影响，通过对试验结果的分析整理，得到了一些重要的结论，试验表明，气幕对舰船结构的强迫振动响应有较大的抑制作用，有明显的降噪效果；气幕减振有重要的应用前景。     

船舶骑浪运动的分叉研究

在纵荡运动模型的基础上,应用非线性动力学理论对骑浪产生的机理进行了研究,确认了骑浪运动是一个从周期运动到骑浪的过程,其中经历了两次分叉.给出了导致骑浪发生的危险临界参数值,以及周期运动和骑浪运动区域划分.     

水下近自由面爆炸过程中的多相流运动特性研究

水下近自由面爆炸现象涉及到爆轰气体产物、水以及空气等多种流体之间的相互作用过程，同时还伴随有明显的汽液两相之间的相变转换。为了理解和掌握近水面爆炸过程中的多流体非线性耦合特性，引入基于相变转换的多相可压缩流体计算模型进行分析。采用一维激波管问题对计算模型的精确性和收敛性进行测试验证，在此基础上利用二维轴对称模型模拟近水面爆炸过程，获得冲击波传播、空化产生与溃灭、爆炸气泡运动等过程。爆炸气泡运动的计算结果与试验结果具有一致性。对于由水下爆炸引起的近自由面空化现象，数值模拟清晰展示了空化域的产生、发展及其溃灭的完整过程。空化域由开始的单连通域演化为涡环形态，并向外扩展直至完全溃灭。将蒸汽体积分数0.5‰作为空化域的识别判据时，计算获得的空化域的演化过程与试验结果较为一致。数值模拟结果还进一步揭示了空化域内部的一些重要的物理特性，本文的研究结果能够为水面舰艇结构的抗爆抗冲击防护研究提供技术支撑。     

万安二线船闸输水阀门段空化特性及优化措施

万安二线船闸闸室规模较大,水头较高,水位变幅和水力指标均居世界已建单级船闸前列,若不采取有效措施,阀门段空化振动现象将较为突出。通过万安二线船闸输水阀门恒定流减压模型试验,对该船闸阀门段空化性态和临界空化数进行观测研究,并根据阀门后"顶部渐扩+底部突扩"的廊道体型,提出阀门门楣自然通气和跌坎强迫通气的联合通气方法改善阀门空化条件的措施,解决了水头达32.5 m的万安二线船闸阀门段空化难题。     

超声降解废水机理及空化气泡运动过程数值模拟

阐述了超声降解废水的机理,并根据以体积作为动力学参数的气泡动力学模型进行数值模拟,结果表明,低频下的空化强度更大,更有利于降解过程,而驱动声压和初始气泡大小则存在一个最佳值,同时与传统的R-P方程作了比较,两个模型模拟结果基本一致,表明本文所用模型也适用于对气泡运动过程的模拟.     

螺旋桨空化与应对措施

螺旋桨空化噪声是螺旋桨的主要噪声源之一,是辐射噪声高频部分的主要成分,抑制螺旋桨空化噪声能有效提高舰船的隐蔽性。文章针对螺旋桨空化噪声的产生机理、频谱特征以及临界转速测量等方面进行了概括和总结,并提出了应对措施。     

喷水推进轴流泵的水力设计与空化特性分析（英文）

基于先进的叶片设计方法，本文采用NREC软件对喷水推进轴流泵（包括一排动叶和一排静叶）进行模型设计，进而采用标准k-ε湍流模型和混合多相流模型对其空化特性进行数值模拟，并借助“Schnerr Sauer”空化模型来探究空化导致扬程下降的机理。结果表明，随着有效汽蚀余量的减小，空化首先发生在叶轮进口端附近，然后向叶轮出口端、轮毂及相邻叶片方向扩展，其水汽混合混乱，反向回流而产生旋涡。另外，本文还研究了与泵内流场非线性耦合的叶片几何参数（叶片安装角、叶片拱度和叶片厚度等）对空化的影响规律。结果表明，叶片安装角减小或叶片拱度增加，空化面积将随之减小，这提高了喷水推进泵的抗空化能力，而叶片厚度对其性能影响不大。     

滚动轴承裂纹故障仿真及验证

为了研究滚动球轴承内圈/外圈发生裂纹故障时的故障机理及振动特性,需对滚动轴承裂纹故障进行仿真研究。通过研究建立了轴承内圈裂纹故障激励的非线性模型,在模型中充分考虑了滚道表面波纹对接触刚度和位移的影响、裂纹缺陷对故障激励力的影响。在此基础上建立轴-滚动轴承-轴承座系统振动模型,并进行了动力学仿真分析。经与台架试验结果进行对比分析,仿真结果可以较好地反映轴承故障的机理,验证了滚动球故障动力学建模的合理性和正确性。