单体热射流水团浮升扩散规律研究

水下航行体热射流排放可能会在水面上形成一定的红外特征,该红外特征会影响到其本身的隐身性能,因而研究热尾流的浮升扩散机理具有重要的意义。建立研究水下单体热射流水团浮升扩散规律的二维数学模型,利用Fluent软件对热射流浮升扩散规律进行二维数值模拟研究,利用SST k-omega湍流模型和有限体积法,得到单体热射流水团在水下浮升的浮升扩散规律及温度分布特性。利用该数学模型进一步研究对比初始速度的大小、方向及温差对单体热射流水团的浮升扩散的影响,分析得到单体热射流水团在几种因素影响下的温度分布规律及其运动轨迹。     

水下航行体热尾流浮升特性研究

水下航行体排放的热尾流的浮升规律及其水面温度分布特征是红外探测的基础。本文从热尾流形成过程出发,建立水下射流的二维计算模型。基于Fluent软件的湍流数学模型,对温度分层和均匀环境介质中的热尾流的浮升特性及水面温度分布进行数值计算,并以VOF方法追踪了温度分层环境中的尾流界面,得到热尾流的轨迹与温度的衰减规律,对比分析温度分层环境与均匀介质环境中的异同。     

基于动网格技术的潜艇热尾流浮升规律研究

针对基于相对运动的"排水法",无法全面、准确地反映潜艇热尾流浮升扩散规律,建立基于动网格技术的潜艇水下航行的二维计算模型,利用流体计算软件Fluent对潜艇排放过程中的流动-传热过程进行数值模拟。采用网格重构和网格光顺方法结合Profile运动边界驱动机制实现网格区域运动,确保模型符合实际运动规律。研究动网格技术和"排水法"热尾流最大浮升高度沿流向分布情况,最大浮升高度和中心温度随时间的变化规律。研究结果表明:动网格技术对于潜艇航行过程中的热尾流浮升过程有较高的计算精度;模拟结果捕捉到了浮升过程中流动和传热的瞬时变化,揭示了热尾流浮升扩散的规律。研究结果进一步为潜艇红外特征研究提供了理论支持和方法思路。     

基于三维动网格技术的潜艇热尾流浮升规律及水面温度特征研究

准确获得潜艇热尾流浮升、扩散规律及其水面温度分布特征是发展红外探潜技术的关键。本文基于动网格技术,建立潜艇水下航行三维计算模型,分别采用壁面法与VOF法对潜艇热尾流浮升过程进行仿真。研究获得了潜艇热尾流的浮升、扩散规律及其水面温度分布与红外识别特征。在此基础上,分析了不同冷却水排放方案下热尾流水面温度分布特征的变化规律,提出了抑制热尾流浮升、减弱水面温度特征的方法。本文研究结果可为下阶段的实验研究与测量提供一定理论基础。     

水下航行器排放冷却水温度分布特性研究

根据计算流体动力学理论建立了水下航行器排出冷却水形成热尾流的浮升规律的数学模型,采用有限体积法来离散求解三维湍流数学模型,对水下航行器排出热尾流的浮升特性进行了数值计算分析,得到了热尾流轨迹和热尾流温度场分布图像,将热尾流的试验结果与理论数值模拟结果进行比较,验证了模型的正确性。文中建立的水下航行器排放冷却水浮升模型可预测热尾流的温度分布特性和预先估计海面温度场分布状况,为红外探潜提供了理论依据。     

内河挖入式港池回流流速分布规律的数值模拟

采用k-ε双方程湍流数学模型,建立了三维内河挖入式港池数学模型,分析了不同主流流速及不同港池轴线与主流流向的夹角对内河挖入式港池内的水流运动特性的影响,获得了港池内回流流速的分布规律。研究结果表明,垂向流速值随着主流流速的增大也相应增大;回流横轴断面上各测线平均流速从回流中心向两侧逐渐增大。数值计算结果与模型试验的对比分析表明,数值模拟能够较好的模拟内河挖入式港池内的回流运动特性。     

螺旋桨射流对抛石基床冲刷的数值计算

抛石基床遭螺旋桨射流冲刷破坏而危及码头使用安全,是近几年码头检测评估工作中的新问题,国内海港工程设计规范中未考虑船舶尾流作用对抛石基床的冲刷影响。采用计算流体力学软件Fluent建立螺旋桨射流流场三维数值模型,并利用螺旋桨射流流速的理论研究成果对数值模型进行验证。通过数值模拟,研究螺旋桨射流在码头岸壁和基床底面影响下的变化规律,建立了船舶尾流在重力式码头前沿的最大冲刷流速及其位置的经验公式。     

FDPSO气体泄露扩散规律数值模拟研究

应用流体动力学理论,通过数值模拟得到了浮式钻井生产储卸油装置(FDPSO)泄露速度、泄露位置、环境风速等因素对气体扩散分布的影响。结果表明,定风速下,气体扩散速度水平方向较垂直方向大,平面内横向较纵向大;不同泄露位置下,气体的扩散分布则主要取决于FDPSO的设备布置情况;不同泄露速度或风速下,气体浓度有着先升高后稳定的变化趋势。同时依据模拟分析结果进行了FDPSO油气处理模块安全逃生路线设计。     

机舱热发散控制用通风参数影响的模拟分析

针对船舶机舱发电机组、锅炉等高负荷热源,研究采用空气射流通风技术进行热发散控制。结合机舱的现场条件,建立机舱热发散控制的物理模型,选用计算流体力学的标准k-ε模型作为数值模拟计算模型。采用正交试验法对稳态条件下的送风速度、喷嘴高度、送风温度、送风湿度、排风速度等因素进行了模拟试验分析。试验得出不同通风因素对热发散控制效果影响的显著性大小排序：送风温度、送风速度、喷嘴高度、排风速度。结合试验分析结果提出了热发散通风控制的优方案和考虑节能后再优化调整方案。     

机舱热发散控制用通风参数影响的模拟分析

针对船舶机舱发电机组、锅炉等高负荷热源,研究采用空气射流通风技术进行热发散控制。结合机舱的现场条件,建立机舱热发散控制的物理模型,选用计算流体力学的标准k-ε模型作为数值模拟计算模型。采用正交试验法对稳态条件下的送风速度、喷嘴高度、送风温度、送风湿度、排风速度等因素进行了模拟试验分析。试验得出不同通风因素对热发散控制效果影响的显著性大小排序:送风温度、送风速度、喷嘴高度、排风速度。结合试验分析结果提出了热发散通风控制的优方案和考虑节能后再优化调整方案。     

潜艇热射流浮升特性研究

分析了在均匀密度分层环境中潜艇热尾流中程和远程的浮升特性,并进行了数值模拟,发现G rashof数对热射流的影响十分显著。     

清淤射流泵流场数值模拟及其参数对性能影响分析

文章采用基于RANS方程的数值模拟方法研究了清淤射流泵的性能,建立了基于CFD技术的清淤射流泵流场分析方法,重点分析了清淤泵喷口间隙、内部结构、出口半径、进口压力等关键参数与流场之间的规律,给出了射流泵流体流动机理,提出了采用QhVh(底部流量与平均速度的乘积)来评价最佳射流泵及作业距离h。文中的射流泵流场数值模拟方法可为该类射流泵设计提供分析评估手段和实用工具。     

航道分流区横向流场分布特性

航道分流区横向流不利于船舶航行安全,分流区流场的影响因素需要深入研究。采用基于二维平均水深圣维南方程的水动力数学模型,研究了正交分流时分流区横向流场分布特性,分析了分流流量比和分流宽度比对横向流场分布的影响。结果表明,航道分流区横向流场呈现出"近密远疏"的分布特征,离分流口越近,横向流速越大且分布越密集;离分流口越远,横向流速越小且分布越稀疏。流速比和横宽比成较好的对数关系;随着分流流量比增大,横流占宽逐渐增大;随着分流宽度比增大,横流占宽逐渐减小。     

海上浮式核电站温排水对海洋生态环境的影响

  目的  旨在研究海上核电平台船的温排水对进水口冷却水温度产生的影响。  方法  采用有限体积法结合Reynolds平均法对海上核电平台船的温排水在船体外域流场中的温度扩散规律进行三维数值模拟。  结果  结果显示,同流中热水扩散流的三维湍流数值计算验证结果与物理模型试验吻合较好。当海水流速较小时,温排水主要沿出水口的流速方向扩散,对进水口的温度场影响较小;当海水流速较大时,温排水主要沿海流的流速方向扩散,对进水口的温度场影响较大。  结论  所得结果可为海上核电平台船的设计提供指导。     

流速可控式新型生态鱼道的概念设计与数值模拟

鉴于传统鱼道适用范围窄、引鱼措施不完善、过鱼种类单一以及鱼道淤沙问题严重等缺陷,提出了一种流速可控式新型生态鱼道的概念设计模型,并结合大型通用流体力学计算软件Fluent对该新型生态鱼道进行数值模拟仿真研究。结果表明:通过调整鱼道中可旋转式隔板与边壁的夹角角度,从而改变鱼道中水流的流速大小,进而满足不同洄游鱼类对不同水流流速的适应要求。     

河道二维数值模拟糙率横向分布研究

糙率是河道对水流阻力大小的描述。文中系统地总结了推求糙率的各种常用方法,分析了糙率沿河道横断面分布的非统一性。采用横断面各个垂线能坡相同的假定原理,利用谢才—曼宁公式,推导出了断面糙率再分配函数。通过点绘多条河流不同河型的不同断面形态的实测水文资料,建立了可应用于平面二维水流数值模拟中阻力沿河宽分布的经验公式,将得到的断面糙率再分配函数应用到对应的河段的平面二维流场数值计算中,计算结果与实测结果吻合良好,解决了计算流速与天然实测流速断面分布不一致的问题,提高了水流二维数值模拟的精度。