直升机雷电间接效应及耦合机理仿真北大核心CSCD

[目的]雷电电磁效应与耦合特性是直升机电子电气设备雷电防护设计的重要分析依据。[方法]依据SAE-ARP5412和SAE-ARP5416标准规定的试验波形与方法,在基于传输线矩阵法(TLM)的CST线缆工作室中对典型雷击模式下直升机内外电磁环境和电缆耦合电平的影响因素以及规律进行研究。[结果]结果表明:雷击电磁场的建立是一个迅速变化的过程,并随时间、空间、结构呈现复杂变化;雷电耦合机制是雷电流再分布的阻性耦合以及机体缝隙共振耦合的相互作用,并且其与频率有很强的依赖关系;电缆感应电平会受到飞机蒙皮电阻、雷电流波形参数以及电缆屏蔽层阻抗等因素的影响。[结论]所做研究揭示了雷电电磁耦合机理及电缆雷电电磁感应的相关影响规律,为航空器电缆敷设和雷电电磁环境防护提供了依据和支撑。     

直击雷在建筑物内的电磁场

通信局站建筑物内的电信设备会受到雷电电磁场的干扰和危害,要有效地对这些干扰和危害进行防护,关键贩是要了解直击雷在建筑物内产生的电磁场分布情况.讨论了五种情况下,建筑物内雷电电磁场的分布.     

雷电先导放电通道内电场和电荷的分布特征

针对自然雷电观测数据在先导放电通道内部电特性方面存在的欠缺,基于雷电先导放电与长间隙电弧放电之间的类似性,对雷电先导放电通道内轴向电场和电荷密度的分布情况进行了理论研究。结果表明:先导通道内任意一点的轴向电场均会在其形成后随着时间按近似指数规律衰减,直至达到一个稳态值。对于稳定的先导段,可近似认为其内部的轴向电场是一个恒定量。先导通道内的电荷密度基本上由先导的起始端至头部逐渐增大,在先导的头部附近达到最大值。注入到先导通道内的电荷总量则会随着先导长度的增加而不断增大,且增长的速度也会逐渐加快。     

用于水中兵器电磁消涡技术的机理研究

电磁场在导电的流体中产生的Lorentz力可以有效地改变流体边界层的结构,从而实现对流场的控制。基于电磁场和Lorentz力的基本方程,对由电极和磁极按一定规律排列形成的平板和圆柱状物体的电磁场空间分布,以及将其置于流动的弱电介质溶液时所形成的Lorentz力的空间分布进行了数值研究,并对Lorentz力的衰减规律、渗透深度和脉动程度进行了讨论。根据Lorentz力的数值结果,还对电磁场中的流动现象进行了数值计算,揭示了Lorentz力对圆柱绕流的控制过程。     

双船间隙水体运动特性及水体阻尼修正研究北大核心CSCD

[目的]旨在修正势流理论在计算小间隙双浮体系统时由于无黏假设导致的结果失真现象,研究间隙水体的运动响应特性。[方法]建立过驳双船系统CFD数值计算模型,分析间隙水体的响应特点及机理。之后将CFD计算结果与势流理论计算结果进行对比,获得准确的双船间隙水体修正阻尼系数,从而修正势流理论的计算结果。[结果]结果表明,不同频率的波浪通过双船间隙时波面升高变化趋势不同,对于低频波浪,入射波不能穿过双船间隙,间隙的波面升高小于入射波的波幅;对于高频波浪,入射波可以从双船的间隙穿越,间隙内波面升高大于入射波的波幅;在特定波浪频率下,双船间隙存在一个高速区域,对应的双船内侧动水压力降低,产生较大的吸力,可能对过驳作业造成不利影响。[结论]通过上述方法得到了更为准确的间隙水体修正阻尼系数,为过驳双船系统的高精度、快速水动力及运动性能计算提供了指导。     

基于直击雷先导发展模型的舰船雷击附着点计算及试验验证北大核心CSCD

[目的]为设置并完善舰船防雷措施,对舰船关键设备的雷击风险和避雷针防护效果进行评估。[方法]首先,构建能模拟自然先导发展状况的先导发展模型,并引入舰船模型对舰船的雷电附着过程进行分析计算;然后,研究下行雷电先导发展至舰船四周不同区域时的舰船表面电场分布、各位置受到雷击的可能性,以及避雷针对雷击风险的防护效果;最后,在实验室中开展缩比模型放电试验并验证计算结果。[结果]结果显示,雷击附着点主要集中在舰船结构相对突出的位置,避雷针可改善舰船表面的电位分布,起到雷击防护作用,但最终雷击点的确定与下行先导的发展区域有关。[结论]结合计算结果与舰船缩比模型雷击附着试验结果,能够分析舰船直击雷防护薄弱环节,雷击附着点的最终位置与双向先导的连接情况关系紧密,所提先导发展模型能较好地对不同先导发展方位下受到雷击的舰船区域进行预测。     

基于矩量法的舰艇设备辐射电磁环境预测

借助电磁场数值计算方法,对舰艇设备辐射电磁环境预测技术作了一定研究.根据等效原理及电磁场的连续性原理,由设备近场扫描数据在其辐射口径面上确立等效磁流源及设备与等效源之间联系的电场积分方程,按矩量法原理将电场积分方程转换为矩阵方程并求解,再由等效源计算预测设备辐射电磁环境,计算预测过程用MATLAB语言编写程序代码实现.为了验证理论及演算过程的正确性,设计了验证试验,试验数据与预测结果相比较,一致性较好.     

基于BEM的通海阀流噪声与流激振动噪声数值模拟对比研究

通海阀在船舶海水系统中应用广泛,高压差条件下通海阀振动噪声问题突出。在大压差工况下,对某船海水系统通海阀内部流动进行分析。考虑海水对管道振动的影响,计算通海阀的结构"湿模态"。基于流场和模态数值计算结果,采用声学边界元法对该通海阀流噪声和流激振动噪声分别进行数值计算。将流激振动辐射噪声数值计算结果与流噪声数值计算结果对比,结果表明通海阀结构振动产生的辐射噪声较流噪声小100 d B以上,即流激振动噪声完全湮没在流噪声中,对该系统通海阀噪声进行治理时应该优先考虑流噪声。     

开孔围壳流激振动特性的试验与数值计算研究

对围壳模型进行试验与数值模拟,分析开孔对围壳流激振动特性的影响.首先进行无动力自由上浮试验,在试验中测得了一系列的振动加速度线谱,然后建立与试验相同的数值计算模型,采用大涡模拟法对围壳附近的流场进行了精细的模拟,并将流场的压力作为载荷,运用FEM/BEM结合的方法计算了围壳的流激振动.仿真结果表明,该方法可以清晰的模拟流激围壳振动现象,围壳开孔后会引起流场周期性振荡,从而激励结构振动,产生振动加速度线谱,数值方法计算的振动线谱频率和试验结果接近,平均误差为1.41%.流激开孔围壳振动集中在开孔的导边与随边,尤其是孔腔随边,对这些区域采取控制措施是下一步研究目标.     

基于多场顺序耦合的高温超导电机磁体应变分析与验证研究

本文以高温超导电机磁体为研究对象,采用电磁场和结构场顺序耦合,重点解决电磁场与结构场之间的数据映射,对磁体低温下受电磁力作用产生的应变进行数值计算和试验验证,从而获得磁体在载流状态下的应变场分布特征,确定磁体结构中较为薄弱的区域,为超导磁体的结构设计和优化提供依据。     

变张力细长柔性立管涡激振动响应特性数值研究

基于尾流振子模型，对轴向时变张力下细长柔性立管涡激振动响应特性进行数值研究。研究考虑三种不同的流剖面：线性剪切、指数剪切、以及真实阶梯流剖面；采用二阶中心差分方法求解结构振动和尾流振子的耦合方程；系统地比较三种不同流剖面下结构的振动位移、振动频率、位移包络线，以及位移时空演化等VIV响应特性。数值结果表明，线性剪切流下VIV振动位移和振动频率均与真实阶梯流下位移和频率存在很大差别，指数剪切流下VIV振动位移与真实阶梯流下情况非常接近，但指数剪切流下VIV振动频率与真实阶梯流下频率仍有较大差别。     

船用柴油机磁场仿真计算及验证

介绍了采用电磁场数值计算方法,利用有限元分析软件ANSYS对柴油机磁场进行仿真计算的过程,并将计算结果与实验测量的数据进行了比较,说明该方法完全可以用于工程实践.     

基于ANSYS的双凸极电机电磁场仿真

用常规方法对双凸极电机空载电磁场进行了计算,提出了双凸极电机电磁场有限元分析方法,应用有限元软件ANSYS对电机的静态电磁场进行了仿真计算。结果表明采用有限元方法仿真的结果和同实际情况基本相符。     

FLNG系统旁靠外输作业时的水动力性能数值研究

对大型浮式液化天然气(FLNG)系统与LNG运输船以旁靠方式进行LNG外输作业时船体的水动力性能开展数值研究。全面考虑了双船体之间的水动力相互干扰,以及船体与系泊系统和连接系统之间的耦合作用。在验证了数值计算模型正确性的基础上,对旁靠外输作业时各典型工况进行数值计算,从而得到在风、浪、流共同作用下FLNG与LNG运输船间的相对运动情况、系泊系统和两船之间连接系统的受力情况,为后续设计提供参考。     

船舶电力系统的混沌振荡分析

为了研究船舶电力系统在周期电磁扰动下发生混沌振荡的规律,应用Poincare映射法给出了系统发生混沌的必要条件,同时应用Lyapunov指数判别系统在扰动下的动态行为,得出了系统发生混沌时扰动幅值和扰动频率的取值范围.仿真结果表明,Poincare映射法简单直观,可以给出系统运行的具体形式,同时和Lyapunov指数法相结合可以为抑制或消除船舶电力系统中的混沌提供数值计算依据.     

载人潜器阻力的数值计算方法分析

采用多块搭接结构化O型和H型网格对某载人潜器周围控制域进行网格离散,分别采用四种不同的湍流模型,并改变自由来流湍流强度的设置,对潜器周围绕流场进行数值模拟,得到了适于对潜器周围绕流场进行数值模拟的方法,获得较可靠的阻力等计算结果.将阻力计算结果与试验值进行对比,得出采用不同湍流模型进行数值计算时自由来流湍流强度的改变对于计算结果的影响.分析得出适于潜器阻力计算的湍流模型以及相应自由来流湍流强度的取值,为潜器的阻力预报提供了可行的数值计算方法,为潜器的阻力性能优化奠定了基础.     

新型通海阀流噪声的数值模拟对比研究

角式双球阀作为一种新型通海阀,针对其内部流道结构在不同流速下产生的噪声问题,基于计算流体动力学（CFD）与直接边界元法（BEM）对其进行流噪声数值模拟研究,分析2种不同结构形状角式双球阀的流噪声声压级以及其不同流速下的流噪声变化规律。结果表明,2种结构声压级均随频率的升高而降低,低流速时,双球阀低频特性更明显;开放式流道结构流噪声声压级明显高于封闭流道结构,由于封闭流道结构内部流体较好的流通性,其噪声总声压较开放式结构下降约26.9%,降幅为17 dB(A),封闭结构设计可以有效降低通海阀内流道流体脉动压力与流噪声,从而为新型通海阀的降噪优化提供一种新思路。     

雷电浪涌对水库自动化系统的危害及防护措施

本文阐述了雷电浪涌的危害及侵入途径,根据其产生的机理论述防治雷电浪涌的措施、解决方案,以便更有效的防治雷电浪涌对电子设备的损害,从而达到保护水库工程自动化系统的目的。     

感应雷危害及预防

雷电是自然界的放电现象，带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。按照雷云的危害方式．雷击主要有：直击雷、雷电波侵入和感应雷。雷击对建筑物、设备和人员有严重的危害，由此引发的火灾、爆炸、机毁人亡的事故触目惊心，在日常生产、生活中．一般来说，人们能够注意直击雷对建筑物的破坏．但对感应雷的危害没有足够的重视。     

14000 kW救助船恶劣海况下失速系数数值研究

为研究救助船舶在恶劣海况条件下的失速性能,保证救助船舶的航行安全性,选取非线性势流计算方法和黏流CFD方法,计算KCS船在静水和规则波中的波浪增阻及船舶运动.将计算结果与船模试验数据进行对比可得:2种数值模拟计算方法在计算波浪增阻时,误差均在3.6％以内,但非线性势流理论方法相较于黏流CFD方法能够大量节约时间.因此,选定非线性势流理论计算方法为救助船数值试验计算方法,将救助船非线性势流理论计算结果与静水船模试验结果对比,在设计航速17.5 kn时,阻力误差绝对值为2.22％,选取方法有效.根据ITTC 2014年提出的失速系数计算方法进行目标船型失速预报,在设计航速17.5 kn条件下,5级海况时失速系数最大,为0.93,7级海况时失速系数最小,为0.66.