船在限制的水道中航行之阻力

43.受限制的水流对位于循环管路中的物体所生的阻力的影响研究船只在浅水中航行时浅水所产生的阻力影响,就能够揭示在浅水中操纵船只的特点,并能暴露在靠近海岸的区域中进行交船试车的特性。研究船只在运河中航行的阻力,为研究内河船只航行情况所必需,并且也是为航行运河选择“合乎实际需要”截面所必需的。在循环水槽,风筒,及船模试验池中,研究物体的水流时,必须计算在横断面积上受到限制的流体     

某全地形车水上运行阻力仿真

为研究全地形车水上行驶性能,应用计算流体力学(CFD)理论,利用流体计算软件STAR-CCM+进行水上绕流场和运行阻力预报,并结合相关试验数据证明了模拟的可靠性.选用SST湍流模型、流体体积法(VOF)和非稳态模型对车体绕流场进行数值模拟,得到全地形车在最大设计吃水深度,以最高设计速度航行的行驶阻力、浮力及兴波特性,为水陆两栖全地形车减少阻力、优化外形,提高最大承载能力提供了方法参考.     

航行状态下钻井船月池内流场特性

以某钻井船"凸"字型月池为研究对象,基于黏流理论,运用FINE MARINE软件对某钻井船的月池附加阻力及流场特性进行研究.研究发现,开敞式的月池使得钻井船航行阻力增加,最大占船舶总阻力的19.34％,月池附加剩余阻力是月池附加阻力增加的主导因素."凸"字型月池内流体的流场完整地呈现了月池内流体的漩涡运动以及对月池后壁砰击运动的全过程.在高航速下,"凸"字型月池内流体运动主要是以晃荡运动为主导的,晃荡与活塞混合的运动模式;月池内流体的周期性漩涡运动主要形成于月池中后缘,流体对月池后壁的砰击作用增大了月池受力,并随航速的增加而愈加剧烈;月池的受力谱峰频率分别为0.820Hz和1.046Hz,与月池波面变化的谱峰频率相同.通过探究月池流场运动形式和月池附加阻力机理,可对钻井船"凸"字型月池设计提供一定的借鉴和参考.     

计及流体影响的船舶回转冰阻力数值模拟

[目的]极地船舶在极地航行时,复杂的冰阻力不仅会给船舶带来结构上的威胁,还对船舶的操纵性提出了新的挑战,尤其当船舶在层冰区中进行转向运动时,挑战更大。近年来的研究主要集中在船—冰碰撞的强相互作用上,而少有研究流体对冰阻力的影响。[方法]采用非线性有限元法,基于适当的冰材料模型和合理的耦合破坏模式,研究船舶回转运动过程中冰与船之间复杂、强烈的非线性相互作用。同时,采用流固耦合方法,研究流体对船—冰相互作用的影响。[结果]数值结果与经验公式的对比确定了模拟的有效性与可靠性,其中对比有、无流体作用时船舶受到的纵向、横向和垂向冰阻力情况显示,计及流体影响时,船舶的冰阻力在3个自由度上会有明显提升。[结论]船舶破冰回转运动中考虑流体对冰阻力的影响,能准确预测船舶回转时的冰阻力且能有效保证船舶的航行安全。     

舰艇运动自由面的数值模拟

舰艇自由面的数值模拟,有基于势流理论和基于粘性流2个研究领域.在粘性流领域中,又有动、固定、无网格法之分.重点论述了固定网格法中的流体体积法(VOF法),并用其中的几何重构模式对某舰模的自由面进行了跟踪模拟,所得直航阻力数值和船模试验吻合良好.     

形式阻力

21.形式阻力产生之原因及其特性形式阻力是流体压力合力的一部分,产生之原因是由于流体流过物体时,受到流体粘性影响所致。倘物体长度甚长,具有甚大雷氏数值运动时,在     

舰船纳米流体冷却液在间冷器中的应用

为探究舰船纳米流体冷却液在燃气轮机间冷器中的流动换热情况,制备SiO2-乙二醇/水(50/50)船用间冷系统纳米流体冷却液,研究纳米流体中颗粒的粒径分布、温度和颗粒质量分数对导热系数的影响.在此基础上,以WR-21船用燃气轮机的间冷器系统为例,建立流动传热耦合计算模型,采用Fluent软件对流道内部的流场进行数值模拟.分析不同工况下纳米流体对间冷器平均对流换热系数、温度分布和沿程阻力的影响.结果 表明,温度升高,纳米流体的导热系数增大,当质量分数为15％、温度为80℃时,纳米流体的导热系数相对基液提高15.5％;提高纳米流体的质量分数,液侧平均对流换热系数随之增大,气侧温度分布更加均匀;在全工况下,液侧平均对流换热系数最大提高57.9％.纳米流体冷却液对改善高压压气机进口气流温度分布的均匀性具有重要意义.同时,需综合考虑纳米流体沿程阻力增加对间冷器性能的影响.     

霍尔锚水阻力试验研究

为研究悬挂状态的霍尔锚在水中移动时的阻力,在船模拖曳水池中进行了模型试验.以拖车运行速度模拟锚移动速度,并采用一套简易装置测试出锚的阻力.试验结果表明,锚阻力大小与移动速度的平方成正比.通过回归分析给出了锚阻力的经验公式,可为相关研究提供参考.     

基于FLUENT的X型火箭弹外形对其飞行阻力的影响分析

X型火箭弹在试验阶段经常出现最大射程不能满足设计指标要求的问题,论文利用大型流体计算软件FLUENT对其弹体的气动特性进行仿真,尔后采用对弹体外形进行整流的方法来降低其飞行阻力,提高其最大射程.     

冰区船首部连续破冰模式下破冰阻力模型试验研究

在众多冰区航行船舶冰阻力预报的方法中,冰水池模型试验是最为准确和可靠的一种方法.论文依托中国船舶科学研究中心小型冰水池,设计了一条破冰船船首模型,开展了不同航速下的层冰试验和预切割冰试验,研究冰阻力与速度的相关性.通过船首模型总冰阻力和不同部位冰阻力的精细测量,提取冰阻力的不同成分,分析总冰阻力与各分量之间的关系.利用...     

基于船舶阻力性能的船型主尺度参数敏感度分析

采用回归分析法研究船型主尺度参数对阻力性能的敏感度。首先确定船型参数及其变化范围;然后,通过均匀试验设计方法在设计空间选取样本点,并采用流体分析软件(Shipflow)对每个样本点进行阻力性能数值计算,进而构建样本集,再采用径向基神经网络生成近似模型,并验证近似模型的精度;最后,利用回归分析法得到船型主尺度参数对阻力性能的敏感度排序。通过研究可确定对总阻力性能影响显著的主尺度参数,从而为船型主尺度优化的顺利进行打下基础。     

瓯江航道浅吃水肥大船的阻力性能分析

以通用流体软件STAR-CCM+为平台,以瓯江下游的浅吃水肥大船为对象,进行了考虑自由面的船舶阻力性能分析,计算结果与深水试验结果能够吻合良好。考虑实际航道水深较浅,比较了深水状态和浅水状态下阻力的差异,分析了浅水中船舶阻力和各阻力分量的变化以及浅水对兴波的影响,为新船型设计和主机选型提供参考依据。     

碎冰条件下冰区船冰水动力数值模拟研究

本文针对典型冰区航行船建立了CFD和DEM相结合的数值模拟方法。采用CFD方法计算船体流体力,DEM方法计算船体所受碎冰力,流体和碎冰间采用浮力和拖曳力模型。基于上述方法模拟的船冰作用现象与试验现象相吻合,在此基础上,研究了航速和碎冰厚度对船体冰力的影响规律。结果表明:随着航速的增加,船体冰力呈上升趋势,流体阻力的增加速度高于碎冰阻力的增加速度;随着碎冰厚度的增加,船体冰力增大。     

双折板艇的流体动升力

本文探讨对过渡阶段快艇效果较显著的高升力面法的流体动升力计算,并试图寻求流体动升力与纵倾、湿面积、阻力的关系。初步求得指数关系的无因次表达法和诸元变化率的无因次等值线图表。船模试验和实艇试验均得到满意的结果。     

冰区加强型散货船碎冰航道航行阻力数值计算研究

应用CFD-DEM方法对某型冰区加强型巴拿马散货船在碎冰航道航行的船舶阻力进行了计算研究。船-水相互作用建立在欧拉框架下,船-冰相互作用应用拉格朗日框架下的DEM方法实现。参照汉堡水池试验影像和试验参数建立DEM冰粒子和碎冰航道的计算模型。结果表明,CFD-DEM耦合计算方法充分考虑了船-水相互作用和流体与粒子间的相互影响,能较好地模拟了船-冰相互作用和发生的现象。船-冰接触力和总阻力随着船舶进入碎冰航道呈现逐渐增大,然后逐渐趋于平稳。数值计算的船舶总阻力值与试验结果对比,平均误差为5.03%,这项研究可为船舶在碎冰航道航行的数值预报提供参考。     

气幕喷气环阻力性能实验研究

气幕系统是目前降低舰艇水下辐射噪声的一种有效措施.通过在水筒中进行的气幕喷气环阻力性能试验,就喷气环的外形尺寸、截面形状和喷气流量对阻力的影响进行了研究,得到了所研究气幕喷气环的阻力数据.     

基于微纳结构的舰船仿生流体力学研究

近些年,随着微纳电子机械系统(MEMS/NEMS)和纳米技术的飞速发展,微纳尺度流体流动规律已成为研究人员关注的重要课题.微通道中流体流动的速度滑移对于流体流动有着非常重要的影响,文中主要研究了液体在微通道流动,通道直径、表面形状以及微纳结构对速度滑移的影响,并进一步分析微纳尺度下的流动机制及阻力性质,最终构建了一种特殊的仿生表面结构,希望能将其运用于舰船外表面,以达到减摩降阻效果.     

提高柴油机排气消声器消声性能的试验研究

针对柴油机排气消声器，将流体计算软件用于阻力特性分析，并采用对试验件进行静态放声试验的方法，优化消声器的声学设计以提高消声效果。     

单扩张腔消声器流场特性与温度场研究

以某型船用排气消声器为研究对象,为改善流体阻力对船舶柴油机的功率影响及消声器表面热辐射造成的机舱通风的影响,对其单扩张腔消声器的阻力损失与表面温度场进行了详细的分析与研究。利用大型通用CFD流体计算软件对消声器的流体流动与表面温度场进行了分析计算,通过适当改变内部内插管的布置,可有效改善内部紊流流场,降低消声器的流动阻力;通过包覆一定厚度的隔热材料,可有效降低消声器表面温度,降低热辐射。     

规则波中迎浪航行的三体无人监测船阻力性能及片体布局影响研究

为研究三体无人监测船在迎浪规则波中航行的阻力性能,基于粘流理论建立了三维数值波浪水池,采用非结构四面体网格和六面体结构性网格相结合的网格划分方式,使用流体体积(volume of fluid, VOF)两相流模型,采用FLUENT商业软件完成了三体无人监测船在迎浪规则波中的阻力性能数值模拟,并研究了侧体布置对三体无人监测船阻力的影响.结果表明:在静水中,侧体与主体间距最小时三体船的阻力性能最好;在规则波中,三体船的总阻力随着侧体与主体间距的距离增加而减小,同时三体船的波浪增阻在侧体距离主体间距最小时最大,随着侧体距离主体间距的增加,波浪增阻有明显的减小.