气动翼对高速磁悬浮列车升力特性的影响

磁悬浮列车高速运行时受到较大气动升力作用,尤其是尾车向上的气动升力较大,易使悬浮性能恶化,甚至导致悬浮控制系统失效,影响列车的乘坐舒适性及运行安全性,因此亟待开展高速磁悬浮列车的尾车升力特性研究及改善工作. 对开展过风洞试验的高速磁悬浮列车进行数值模拟计算,得到的列车表面压力系数与风洞实验数据吻合较好,并加装气动翼改善高速磁悬浮尾车气动升力,研究了气动翼角度、数量对尾车气动性能的影响. 研究结果表明:仅安装一个气动翼时,其自身的气动升力随角度的增加而减小,但尾车气动升力则呈现先减小后增大的规律,气动翼角度为12.5° 时尾车升力最小,与原始磁悬浮列车相比气动升力系数减小3.9%,气动翼及尾车气动阻力略有增加;以气动翼与车体切线角度保持不变为基准在尾车安装多个12.5° 气动翼,不同位置气动翼的气动阻力基本相同,气动翼数量增加后尾车气动阻力随之增大;不同位置气动翼的气动升力存在差异,向鼻尖方向气动翼的气动升力递减,尾车气动升力随气动翼数量增加先减小后趋于稳定;各方案中安装2个气动翼的磁悬浮列车气动性能相对更优,与原始磁悬浮列车相比尾车气动升力减小4.6%,整车阻力仅增加1.4%.      

三体海水采样无人船最优阻力性能设计

本文以一条三体无人船为计算对象,详细说明了一种利用"叠模"法和"细长体"理论为分析手段,观察目标三体无人船在一系列不同中间片体位置和片体间距条件下的粘性阻力和兴波阻力特性,并通过计算分析,寻找粘性阻力和兴波阻力随中间片体位置、片体间距的变化规律,进而以优化设计航速时的阻力为设计目标,并最终确定中间片体设计参数最佳方案的方法.     

裙板对列车空气动力学阻力及转向架 积雪结冰性能的综合影响

利用风洞试验、CFD方法及线路实车验证,比较分析某型列车三种不同型式的裙板方案对整车空气动力学阻力性能及转向架区域积雪结冰性能影响.研究发现:裙板的大小对列车阻力性能的影响与转向架区域积雪结冰性能的影响是相互矛盾,裙板越大列车整车阻力性能越优,而大裙板处存在较大的死角,加之安装大裙板时转向架区域空气流速降低,不利于排雪,容易导致雪在转向架及裙板死角处堆积,造成较多积雪,从而影响行车安全.应该综合考虑裙板对列车的空气动力学阻力性能与转向架区域积雪结冰性能的影响,选择折中的方案,最大限度的照顾列车的整车空气动力学阻力性能,又兼顾列车转向架积雪结冰性能.依此原则设计的小裙板作为高寒动车组裙板方案在实车中得到广泛应用,取得了理想效果.     

各具特色的高速船

全潜式水翼船:全潜式水翼船是经改进后设计的一种新型水翼船,将产生升力的水翼安装在船的底部,当船高速航行的时候,船体会离开水面,以减少水的阻力而增加航速.因为把水翼全部浸在水中,航行时不再受到波浪的影响,所以与一般半浸式水翼船相比,它的抗浪性得到了提高,增加了船只的稳定性及舒适度,改善了高速客船的适航性能.     

二销式江海驳顶推船组的阻力预报

为适应推船与驳船间的二销联接方式，江海驳具有凹槽尾型．船组的阻力与常规船舶有较大的差异．文中在船模试验的基础上，回归出两种常用凹槽长度区间的江海驳剩余阻力计算式，提出了江海驳的阻力预报方法；得到阻力性能较优的江海驳尾型——隧道尾．采用编队系数的方法．得到船组的剩余阻力，进而预报出船组的总阻力．     

基于ADAMS／CAR四连杆式非独立悬架建模与仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS的Car专业模块建立了某车的四连杆式非独立悬架多体系统仿真模型,并对模型进行仿真分析和计算。调整上、下推力杆的安装位置后再次进行仿真分析和计算,得出上、下推力杆的安装位置对车辆性能的影响,为汽车悬架系统研发提供一种有效的现代化手段。     

影响高速三体船连接桥砰击压力峰值因素研究

船舶的砰击问题是一个包含动边界、结构-空气-水三者耦合的非线性、非定常问题,一直是船舶领域研究的前沿热点.新船型高速三体船的砰击问题与常规单体船不同,除了主船体底部砰击外还包括连接桥砰击,这使高速三体船的砰击问题更为复杂.文中利用LS-DYNA仿真软件建立高速三体船结构二维有限元模型,计算其入水过程中连接桥的砰击问题.计算中考虑高速三体船的空气层、结构质量、连接桥宽度和主船体的舭升高角度因素对连接桥砰击压力峰值影响.通过分析,得出各个因素对高速三体船连接桥砰击压力峰值的影响规律.     

局部气垫双体船阻力性能及片体间距优化研究

基于流体计算软件STAR-CCM＋,使用VOF法模拟自由液面,联立求解N-S方程及运动方程,并结合湍流模型RNGk-ε及DFBI六自由度模型,对局部气垫双体船型阻力性能进行数值模拟计算,计算结果与船模水池试验结果吻合,精度可信,验证了此该数值方案的可行性.在此基础上,针对局部气垫双体船的片体间距对阻力性能的影响进行数值仿真计算,并对结果进行对比分析,得到了不同片体间距下的阻力变化趋势.针对该局部气垫双体船,综合考虑越峰性能及高速段、低速段阻力性能对片体间距进行选取,认为0.34m的片体间距较为合理.文中使用的CFD方法能够有效模拟局部气垫双体船的阻力性能,可用于船型优化设计.     

基于势流理论的集装箱船型球首优化设计研究

带球首船型的降阻效果已被许多理论和实践所证实,然而要确定球首的大小和位置却比较困难,为了快速、准确地获得阻力性能优良的船型,以势流兴波阻力Rankine源法为基础,结合非线性规划法中的SUMT内点法进行船型优化设计.选取某集装箱船型为初始船型,对其首部进行三种改型,然后分别对其改型区域进行优化设计,得到三个带球首的改良船型.通过分析改良船型的阻力性能和球首形状,表明不同球首的降阻效果,从而为理论确定球首的大小和位置提供有益的借鉴,这一设计思想也可以改变已往大多凭经验和试验来设计球首.     

升力翼对高速列车列车风与尾流特性的影响

为探究在高速列车车顶安装升力翼后引起的列车周围流场剧变，以三车编组1∶10缩尺比某型CRH高速列车模型为研究对象，采用基于两方程湍流模型的改进型延迟分离涡模拟(IDDES)方法，对比分析了有无升力翼的2种高速列车时均和瞬时列车风的发展规律；利用涡旋识别方法探讨了尾迹区瞬时涡结构分布特征，通过比较尾迹区不同流向位置的列车风分布特征与尾流涡旋移动规律，验证了列车风速度峰值与尾涡非定常特性的相关性，采用频谱分析方法获得了尾迹区速度功率谱密度曲线。研究结果表明：升力翼的几何外形结构加剧了车身表面边界层分离，令列车顶部和侧表面边界层厚度增大；升力翼使列车风速度峰值增大，其中在轨侧和站台位置最大时均列车风速度分别增大了1.556和1.327倍，且相较原型列车第2个峰值位置延后；由于翼尖涡不断向下游发展和累积，升力翼列车尾流结构表现为大尺度涡对中夹杂着一对更为破碎的细小涡旋，相较原型列车，涡旋与地面之间的剪切作用更强，升力翼列车尾流时均列车风速度在展向分布上有所增大，但垂直分布上有所降低，并在水平面上出现更明显的剪切分离；升力翼列车尾迹中包含较多破碎的小尺度涡，进而影响了尾迹涡脱落频率，使之比原型列...     

Numerical research on wave-making resistance of trimaran

A 3D rankine panel method was developed for calculating the linear wave-making resistance of a tri-maran with Wigiey hulls. In order to calculate the normal vector and derivative of the body surface accurately,non-uniform rational B-spline (NURBS) was adopted to represent body surface and rankine source density.The radiation condition is satisfied using the numerical technology of staggered grids. Numerical results showthat the linear wave-making resistance of the trimaran can be calculated effectively using this method.     

三体船研究发展现状探讨

从水动力理论、模型试验和船型优化入手,探讨了三体船的研究发展现状及未来研究发展方向,对三体船发展具有现实意义．     

雷诺数相似喷水推进船模预报实船推进性能

通过在数值计算中调整流体粘度系数,实现缩尺船模与实船雷诺数相似,进而消除尺度效应的影响.在弗劳德数0.15~0.41范围内,雷诺数相似船模方法预报实船阻力与模型试验外推值差别在5%以内;在波形与伴流场的比较中,雷诺数相似船模方法与实尺度计算方法预报结果基本一致.数值计算表明对于缩尺比为30的模型泵与实泵效率差别在11%~17%,而雷诺数相似模型泵效率计算值与实泵计算值差别在1.5%以内,表明通过雷诺数相似模型泵能够较好预报实泵性能.文中比较了模型雷诺数与实尺雷诺数下喷水推进器的性能变化,分析了喷水推进自航试验中可能产生的误差.通过雷诺数相似船模数值自航预报阻力、推力、推进效率与实尺度计算的比较,表明了雷诺数相似船模方法能够较好预报实尺度喷水推进船的推进性能.     

船舶航迹迭代非线性滑模增量反馈控制算法

分析了带有状态变量及控制输入约束条件的欠驱动船舶航迹控制问题,结合增量反馈技术,对控制系统输出进行动态非线性滑动模态分解迭代设计,提出了一种基于分解迭代非线性滑模的船舶航迹增量反馈控制方法,以避免定常干扰引起的稳态误差及变结构控制的抖振问题,无需对不确定风、流干扰以及模型参数进行估计,能够同时稳定船舶的航向和航迹。应用“育龙”轮的系统模型进行了仿真,结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强的鲁棒性,且其设计参数物理意义明显,易于调节。     

树根桩加固隧道软基的数值分析

针对树根桩加固隧道软基的试验,采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,得到加固前后的地基承载力p-s曲线,在加固前的数值模拟接近实测值,加固后的模拟值略大于实测值,数值模拟能较好的反映现场试验,同时为树根桩在隧道工程中的应用提供参考与理论指导.     

晃荡冲击影响下的潜艇运动实用稳定性分析

液舱内自由液面的晃荡会影响船舶的稳定性。通过引入实用稳定性的概念,研究了在晃荡影响下的潜艇运动实用稳定性。利用计算流体力学软件对潜艇横摇过程中液舱的液面晃荡进行了模拟计算,根据仿真结果,分析了液舱晃荡对潜艇稳定性的影响,建立了液舱晃荡和潜艇横摇运动的耦合作用模型。通过数值仿真,验证了在液舱晃荡影响下的潜艇横摇运动系统的实用稳定性,从而证明了该方法的可行性。     

舰船电力系统生命力评估研究

船舶电力系统生命力是评价舰船运行及战斗性能的重要指标.文中提出了一种考虑电气设备三维位置信息的生命力评估算法.该算法利用舱室坐标定义电气设备的三维空间位置,能够分析舰船在全方位打击下的停电损失后果,并考虑了电网重构恢复的优化分析以及设备容量限制的影响,按直接打击受损、永久停电、短时停电三种模式定义故障的后果严重度.通过实际算例的测试表明,该算法能够模拟任一位置的打击故障后果,并通过全船的统计结果,有效指示出船舶生命力指标的薄弱环节.     

向家坝水电站施工大桥船模通航指数模拟分析

金沙江向家坝大桥的通航条件较为复杂,为了研究论证向家坝大桥的通航条件及布置优化措施,确保船舶顺利过坝,进行金沙江向家坝大桥通航船模试验研究。根据船模实验最高安全限值的要求,通过对试验成果的分析,提出最佳航线、驾驭方式和航行难点,并最终给出推荐方案以及建议。