新的计算机大剪切散斑干涉技术及其在残余应力检测中的应用

本文提出了一种新的计算机大剪切斑干涉方法。该方法是将大剪切散斑和计算机图象技术有机结合，可以获得位移场，省去传统电子散斑干涉中引入参考光所带来的困难，不用显影和定影，试验可不在暗房中进行，直接在计算机监视器上显示结果，从而更便于携和现场使用。文中还重点介绍了这一新技术在残余应力检测中的应用。     

DTMB 5415船绕流场数值研究

本文以DTMB 5415船为研究对象,应用基于URANS方法的CFD方法进行DTMB 5415船设计状态下船舶绕流场研究,其中湍流模型应用SST模型,自由液面捕捉应用VOF方法;应用CFD方法对船舶阻力性能、自由表面兴波、船舶螺旋桨盘面处的标称伴流场以及尾部轴向速度场等进行数值模拟与分析;将设计状态下DTMB 5415船绕流场数值模拟值与实验值对比,其船舶阻力、自由表面兴波、螺旋桨盘面标称伴流场等的良好吻合证明了网格与数值方法的正确性。本文还对船舶尾部不同截面绕流场边界层厚度以及整船边界层分布进行了研究且与实验值进行了对比。     

超声冲击处理对高强钢焊接接头残余应力影响的数值模拟

超声冲击处理(UIT)是一种有效的焊后改善焊接接头疲劳性能的工艺措施,其借助机械撞击和超声振动的共同作用,使焊趾表面产生塑性变形从而引入有益的压缩残余应力。为评价UIT技术对焊接接头残余应力的影响,该文提出了一套新的数值分析方法,包括焊接数值模拟及随后的超声冲击处理过程的动态弹塑性有限元分析。在有限元模型中考虑了实际的工艺参数和超声促成的材料软化效应。以船用高强钢AH36非承载十字焊接接头为研究对象,将预测的超声冲击处理前后的残余应力分布与实验结果进行对比,两者有较好的吻合。在此基础上,探讨了静态预载荷对超声冲击处理态残余应力再分布的影响。     

螺旋桨水动力性能计算粘性流体CFD方法的应用与研究

近年来,随着计算机技术的不断发展和计算能力的不断提高,计算流体力学成为预报螺旋桨水动力性能及获取船舶螺旋桨周围的粘流场等流动特征的一个重要手段。本文以DTRC 4119螺旋桨作为研究对象,介绍粘性流体CFD方法在螺旋桨敞水性能预报中的数值模拟流程。基于粘性流体CFD方法,对粘性流场中敞水螺旋桨的水动力性能进行预报,通过与实验数据对比,分析在不同进速系数下的推力系数、转矩系数、螺旋桨表面压力分布以及螺旋桨后尾流场等情况。根据结果的比较分析可知,基于CFD方法可以形象、真实地获知螺旋桨表面的压力以及尾部流场的分布情况。最后总结了在CFD数值模拟中应注意的问题。     

国外造船文摘

本文对采用有限单元法模拟浸水悬臂平板自由振动作了介绍。此方法用压力将声学流体直接模拟为未知的基本流体。计算时采用了结构分析计算机的代码,并考虑了液体自由表面和部分浸水效应。文章指出,求得的数字结果与实验测得的平板振动频率极为一致。文中讨论了模拟的各种要求。本方法应用范围包括舵、桨叶和船舶其他附体在水中的振动等。     

人/椅系统外流场的数值模拟

采用数值模拟方法对典型钝头体模型二维半圆柱外绕流进行数值模拟,并将数值模拟结果与实验值进行对比、修正;再应用于人/椅救生系统外流场的计算,并对计算结果进行分析、讨论,提出系统设计时工程指导意见。     

矩形结构以一定倾角砰击水面所引起的流体动力特性分析

本文采用VOF和动网格方法、考虑限制水域边界条件的约束因素，利用CFD商业软件FLUENT通过求解脉冲砰击压力作用下具有自由表面限制水域上的Navier-Stokes方程来分析与观察一定倾角的矩形结构从一定高度自由落下砰击限制水域的水面所引起的三维流体动力现象，并与无倾角的矩形结构撞击有限水深水域的水面所引起的三维水面波动和水下压力场变化问题做对比分析。数值模拟结果表明采用本文所提出的数值方法可以对大型结构作用于封闭或开放水域的水面所激发起的水面波动和水下压力场变化进行有效的数值模拟。这一数值方法为工程上分析大型结构砰击限制水域水面所产生的水动力现象提供了一种实用的手段。     

利用面元法计算潜艇在水底引起的压力分布

针对潜艇水下航行时的压力场特性,应用船舶水动力学势流理论,建立计算潜艇水压场的数学模型。采用Hess-Smith方法将面源分布于艇体表面,对潜艇引起的水底压力变化进行数值计算,并与主艇体及已有实验结果进行比较。分析潜艇水压场的分布特点以及水深、指挥台围壳对压力场分布的影响。理论计算与实验结果对比表明,二者之间吻合良好。     

基于DES的舰船空气尾流场特性分析

舰船上层建筑后方产生湍流尾流场会对舰载直升机的操纵产生严重威胁。采用CFD方法对舰船空气尾流场的特性进行分析研究,突破了雷诺时均方法的局限性,使用分离涡模拟(DES)方法求解瞬态舰船尾流场,按照一定频率采样流场数据,得出的平均流场明显比RANS方法的结果更贴近实验数据,证明了此方法的有效性。同时,运用DES方法直观地观察尾流场的涡特性、流动分离和再附着等特征,发现涡结构及其不对称性是舰船空气尾流场的主要特征,涡强度在烟囱处突然增强,可能对直升机的操纵产生不利影响。     

港口起重机低表面长效防腐研究

针对港口起重机在重防腐涂料施工时表面处理等级高导致施工困难的问题,选取一系列低表面处理涂料进行性能研究。采用人工盐雾腐蚀、人工海水浸泡腐蚀、自然大气侵蚀3种实验方法对试板进行模拟侵蚀实验,对比分析侵蚀前后锈蚀蔓延痕迹面积以及涂层附着力的差值,验证低表面处理涂料的防腐蚀性能。实验结果表明,低表面处理涂料可有效降低表面处理等级,并同时达到与常规防腐涂层相近的耐腐蚀效果。     

用白光散班法测量T型管状接头的焊缝应变

本文介绍采用白光散班法进行 T 型管状接头焊缝区域的应变测量。为解决白光散班景深小、刚体位移淹没变形位移等问题,采用了双角度光路、夹层散班等实验技术,推导了模型表面散班位移和像面散班位移之间的空间几何关系。实验结果与计算结果作了比较。     

公路隧道CFD建模火灾研究与实验验证

以一段实体隧道为背景，建立计算流体动力学模型，模拟了60 L汽油火灾产生的温度场及其变化，并通过实验进行了比较。温度的模拟值和试验值无论是同一高度不同地点，还是同一高度不同时刻，在总体变化趋势上基本是一致的，而且模拟值相对试验值而言，对工程实际是偏于安全的。实验证明所建立的CFD模型是可靠的，可用于下一步大规模火灾的研究。     

旋涡影响下的振动翼水动力性能

Fish are able to make good use of vortices. In a complex flow field, many fish continue to maintain both efficient cruising and maneuverability. Traditional man-made propulsion systems perform poorly in complex flow fields. With fish-like propulsion systems, it is important to pay more attention to complex flow fields. In this paper, the influence of vortices on the hydrodynamic performance of 2-D flapping-foils was investigated. The flapping-foil heaved and pitched under the influence of inflow vortices generated by an oscillating D-section cylinder. A numerical simulation was run based the finite volume method, using the computational fluid dynamics (CFD) software FLUENT with Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations applied. In addition, dynamic mesh technology and post processing systems were also fully used. The calculations showed four modes of interaction. The hydrodynamic performance of flapping-foils was analyzed and the results compared with experimental data. This validated the numerical simulation, confirming that flapping-foils can increase efficiency by absorbing energy from inflow vortices.     

基于CFD的规则波顺浪数值水池模拟

基于CFD（ Computational Fluid Dynamics）和粘性数值波浪水池技术,对顺浪航态的规则波波浪环境进行数值模拟,采用边界造波法进行波浪生成,VOF（Volume of Fluid）法模拟自由面。本文改进了传统的基于规则波的顶浪数值模拟方法,在特定波浪、不同航速条件下进行了顺浪航态的数值水池模拟。根据模拟呈现的动态效果,以及与Matlab仿真结果的对比,对试验的准确性进行验证。     

Large-eddy simulation of cross-flow around ship sections

The present work is motivated by phenomena occurring in the flow field around ship-like bodies with an incoming lateral flow (cross-flow, 90 ° drift angle). Three-dimensional unsteady flows around different ship sections are investigated by using computational fluid dynamic (CFD) tools with large-eddy simulation (LES) subgrid-scale turbulence model. The simulation results are compared to measurements at several Reynolds numbers in the 90–200,000 range. Focus in our investigation is on the characterization of the motion of vortex structures generated by the separated flow. Another target in the study is to obtain better knowledge of the hydrodynamic forces acting on the sections. Computed pressure and drag coefficients are compared with experimental measurements. The comparison between simulations and measurements shows that an LES model can predict the flow field around ship sections in detail and the hydrodynamic forces acting on the sections.     

疏水表面流体流动特性的格子Boltzmann方法模拟

采用格子Boltzmann方法研究了微形貌对固体表面润湿性的影响,在此基础上进一步模拟了具有微形貌的疏水表面通道内的流体流动,从法向速度、剪应力、滑移速度等角度分析了疏水表面的流场特性,揭示了疏水表面滑移流动的产生机制。结果表明,疏水表面的滑移流动是由低表面能作用和微形貌共同引起的。具有微形貌的疏水表面比光滑疏水表面具有更好的减阻效果,原因在于微形貌能够驻留气体,形成的气液自由剪切面加剧了疏水表面的滑移流动,最大滑移速度可以达到主流平均速度的50%左右。     

基于FLUENT的过滤器滤网流场模拟计算

采用CFD软件建立滤网四层烧结金属丝网的三维实体及其流场模型,依据不同的滤网过滤流速,进行模拟计算,并将滤网的模拟值与试验值进行对比,获得其拟合计算方程,并通过滤网内部流场特性的分析,研究结果表明:仿真模拟结果值与试验值相差不大,证实滤网仿真方法的可靠性,并为滤网的性能分析、预测和设计提供一定的参考。     

舰船智能结构动态特性的实验研究

振动是存在于船体结构中的一个普遍现象，它所带来的危害一直为人们所关注。根据振动主动控制原理，建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型；利用ANSYS软件对建立的实验模型进行了有限元压电耦合动力学数值计算，确定了压电作动器和传感器在受控结构中的布置位置；搭建物理实验平台，开发了基于滤波后—xLMs控制算法的单输入多输出的振动自适应主动控制系统，在使用模拟滤波器的基础上，对所采用的实验模型进行筒谐及随机扰动下振动主动控制的物理实验研究。实验结果表明，通过控制甲板结构的边界，从而有效控制其振动情况的方法是可行的。这为微小型航行体减振降噪提供了一条新的途径。     

舰船永磁同步推进电机负载仿真控制器的存储器扩展技术

大容量永磁同步电动机(PMSM)因其具有良好的性能在舰船电力推进领域得到愈来愈广泛的应用,因此,开发驱动电机负载特性仿真控制器的研究成为热点。本文在分析80C196KC单片机存储空间分配和4种总线方式的基础上,结合负载仿真控制器的系统应用,给出了相应扩展方法的地址定位表及控制电路,实验结论很好地验证了设计的正确性。     

小型旋流燃烧器冷热态流场数值模拟

本文以一种装载在液货船上的小型旋流燃烧器为对象,利用Fluent商用软件,采用非预混PDF燃烧模型、DPM离散相模型和D0辐射模型等,对其内部冷热态流场进行数值模拟研究,得到了燃烧器内部燃油喷射、油气混合以及燃烧流动的规律,模拟结果和试验数据基本吻合。通过分析燃烧室内部压力场、速度场、温度场、组分浓度场的变化,找到燃烧室内部烟气流动的规律,仿真结果对实际运行、设计及改造提供了有益的参考意见。