基于大涡模拟的槽道微气泡减阻数值模拟

以大涡模拟和mixture两相流模型计算微气泡对湍流边界层的影响,以达到减小湍流边界层阻力的目的.数值模拟中,在同一水流速度和不同气泡喷射速度下,阻力随着气泡的喷射速度的增加而得到很大的减小,但当气泡量达到饱和时,减阻效果下降.数值模拟结果表明,在湍流边界层中注入微气泡是一种有效的减阻方式.     

小型高速两栖车水上行驶阻力数值模拟

为了评价小型高速两栖车辆的水上性能,研究了采用数值模拟的方法对高速两栖车水中行驶进行模拟计算的可行性.针对车轮提升与车轮非提升2种情形,就车体粘性阻力问题进行了分析,预测了给定工况下的车辆行驶阻力,并进行了流场的可视化分析.结果表明,采用车轮提升方案可以有效地减小航行阻力,运用数值方法预测阻力,为两栖车辆降阻增速的研究提供了新的手段.     

基于CFD的海洋污底和防污涂层壁面阻力特性影响分析

针对普遍存在于船舶运行过程中海洋污底附着导致阻力增加的问题及防污涂层自身的阻力效应,基于计算流体力学方法(computational fluid dynamics, CFD)建立了NACA-4424翼型和SUBOFF潜艇两种典型模型的阻力计算模型,通过模型对海洋污底的增阻效果和防污涂层本身的阻力效应进行评估,实现不同尺度和不同程度粗糙工况下壁面阻力变化的定量分析.研究表明：计算结果与实验结果基本吻合,验证了模拟方法的可靠性;污底的存在使翼型阻力大幅增加,升阻比降低高达80%;防污涂层虽有降低污底影响的作用,但其本身具有的粗糙度影响也是不可忽略的.     

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.     

加拿大研制成新型低阻导流管

据外刊报道,加拿大的Nautican企业设计了一种新型的低阻导流管,它比标准型导流管的阻力减小94%。在实验中测定标准的19a型导流管的阻力系数C_d为0.17;而Nautican导流管的C_d仅0.01。其降低阻力的原因是采用双凸机翼截面,以消除标准型导流管外侧及后部出现的涡旋。在设计中也研究一种制造导     

水线面大开口深拖母船的阻力性能研究

采用CFD方法对某一深拖母船的阻力性能进行分析比较,计算一组航速下深拖母船的阻力,比较不同开口方式的阻力性能,分析其流场和压力分布,研究其阻力增加的原因,并探索减小阻力的方法。计算方法及所得出的结论可以为母船的设计以及开口船舶的阻力性能研究提供参考。     

模拟弹对火炮适用性试验研究

模拟弹出炮口后即开始破碎，因而在靶场试验中无法测量其初速平均值，只能以最大压力平均值为标准选择装药，这就可能会造成火炮发射率降低的问题，从而影响模拟弹的推广使用。本文提出了模拟弹适用于火炮的基本要求．叙述了火炮后坐速度曲线的测量原理和方法；通过对火炮后坐速度曲线的分析，认为火炮最大后坐速度主要取决于弹丸初速平均值。改变装填条件可以改变火炮后坐过度曲线，当火炮使用模拟弹和制式弹射击时的后坐速度曲线一致时，其发射率也一致，这样，模拟弹就适用于火炮，可以代替制式弹对火炮和随动系统进行考核试验。     

潜浮式无人船多工况阻力试验与数值模拟研究

本文针对一种潜浮式无人船的多潜深航行工况开展了阻力性能试验,并通过CFD软件STAR-CCM+对船体的阻力进行了数值模拟。分别对水面航行工况、边缘潜深工况和多组完全浸没潜深工况下阻力性能试验与数值模拟的结果进行了分析讨论。得出了低速航行时水面航行工况下总阻力较小,高速航行时边缘潜深工况阻力随速度增加迅速增大,完全浸没潜深工况随潜深增加阻力逐渐减小的结论。并通过可视化处理分析了多工况下船体的兴波情况、船体表面压力以及船体附近流场情况。本研究的方法和结论可以为潜浮式无人船的工程应用提供技术指导和支持。     

一体化弹丸弹体和弹托分离特性研究

一体化弹丸主要由电枢、弹体和弹托组成,弹托在轨道炮内起着支撑并保护弹体的作用。一体化弹丸出膛后,弹体与弹托分离。为研究一体化弹丸出膛后弹体、弹托瞬态分离的行为状态,本文建立了一体化弹丸二维分离模型,基于Navier-Stokes控制方程和6DOF外弹道控制方程以及标准型k-ε湍流模型,采动网格技术(光顺法和局部重构法),对一体化弹丸出膛后弹体、弹托的动态分离过程进行数值仿真,得到不同时刻下分离状态的流场及相关的运动参数。分析弹托和弹体在分离过程中的弹道特性,为后续研究提供了设计依据。     

高频阵列多管炮齐射外弹道特性仿真研究

针对高频阵列多管炮武器齐射对弹丸外弹道特性的影响问题,建立了弹丸齐射的流场特性模型和运动模型,并运用Fluent软件计算得到了不同初速、间距等条件下弹丸的气动系数,将得到的气动系数用于弹丸的外弹道计算,分析了弹丸轨迹的变化。研究表明,弹距过小时运动弹丸产生相互排斥,从而影响弹幕密度,在武器设计中应予以考虑。     

基于D-S证据理论改进算法的末敏弹多传感器融合技术研究

针对末敏弹是一种新型弹药,其关键技术是敏感器技术和爆炸成型弹丸技术的特点。采用D-S证据理论改进算法对末敏弹多传感器融合技术进行研究。介绍了多传感器融合技术,提出了D-S证据理论改进算法的目标分类判定规则,并针对三种类型的传感器对三种典型目标的识别进行了仿真计算。计算结果表明多传感器融合明显优于单一传感器,有效提高了末敏弹系统的目标识别率。     

基于纵倾调整的集装箱船实海域航行阻力减少的研究

为应对"能效运营指标(EEOI)自愿应用导则",提出了在航行中采用调节纵倾的方法,降低营运能耗。选取了3100TEU集装箱船作为研究对象,应用Rankine源自由面势流理论计算不同纵倾下船舶兴波阻力系数以及总阻力系数,应用三维面元法计算了规则波中的波浪增阻,并针对实海域进行了増阻预报。研究表明,一定的艉倾能减小兴波阻力和总阻力。通过实海域増阻预报,服务航速下采用艉倾0.4°的纵倾航行会使波浪増阻增加4.21%,但总阻力仍能减少3.38%,较有效地降低了EEOI值。     

滑行艇气层减阻试验

通过对三种艇型及不同的喷气方式的模型试验，研究了断阶滑行艇模型气层减阻的实施途径及减阻效果，取得了总阻力减少25％以上 结果，提出了一种适合于采用气层减阻技术且阻力性能优良的艇型。垂向舭板可减少滑行艇的高速阻力，但阻力减少的程度与艇型有关。底部斜升角较小时，有利于气层减阻。气层减阻率大于舭板减阻率，对底部斜升角较大且艇底扭曲、艏部设置适当的纵向防溅条、舯部设置楔形板的深Ⅴ型艇，垂向舭板对其阻力的影响不大，这种深Ⅴ型艇的阻力性能较佳，若喷气，其总阻力还可进一步减少15％。孔喷时，孔径采0.5mm或1.3mm对模型阻力的影响甚微，采用0.4mm缝叶的模型阻力比用孔喷时略大，采用较大孔喷或缝喷有利于工程上的喷气实施。     

管线法兰阻力损失及寿命优化设计研究

吹填管线在法兰端面的管阻会比管道内壁更大，但是大部分吹填工程中管线距离都在2 Km以内，所以管线法兰增加的管阻几乎可以忽略不计。但是在超长排距管线（5～10 km）中管线法兰累计管阻损失可能就无法忽略。本文采用数值模拟的方式对吹填管线中单个法兰所产生的阻力损失和磨损机制进行研究，对南通港小庙洪上延航道吹填工程中超长排距管线的法兰阻力损失进行计算。同时给出提升法兰使用寿命的设计方案，并在工程中进行应用。     

涡流发生器引起的流动阻力特性研究

为了研究涡流发生器引起的流动阻力特性与噪声抑制效果的联系,采用流场与声场数值计算,结合有限元与无限元方法,基于船艏声呐导流罩模型对流动特性与流激噪声特性进行分析,在此基础上利用涡流发生器对流激噪声进行控制,并研究流动阻力与流激噪声的关系。计算结果表明,导流罩模型后方存在逆压梯度,导致边界层流动分离并产生大尺度涡,激励模型产生流激噪声;通过涡流发生器对边界层流动进行控制,可以抑制流激噪声;涡流发生器会导致模型受到更大的压差阻力,但是涡流发生器对边界层的控制作用不仅可以抑制流激噪声,还能减小模型的流动阻力,一定程度上减小涡流发生器结构本身带来的增阻影响。研究结果对涡流发生器的减阻研究有一定的指导意义。     

高速破片入水镦粗变形及侵彻特性有限元分析

为研究水下接触爆炸产生的高速破片在水中侵彻的阻力特性,采用有限元对典型高速破片入水侵彻过程进行了模拟,计算了破片侵彻的阻力系数,分析了破片墩粗变形规律及其对侵彻阻力的影响,提出了考虑墩粗变形影响的高速破片侵彻阻力及速度计算公式,指出了高速破片的侵彻能力随速度的变化规律。结果表明,初速度大于969～1 187 m/s时破片头部将产生显著变形,并大大影响其侵彻阻力;当破片速度较小时,入水侵彻深度随初始弹速的增大而增大,当破片速度达到某一临界值以后,侵彻深度将随初始入射速度的增大而逐渐减小。     

模拟弹以火炮适用性试验研究

模拟弹邮炮口后即开始破碎，因而在靶场试验中无法测量其初速平均值，只能在最大压力平均值为标准选择装药。这就可能会造成火炮发射率降低的问题，从而影响模拟弹的推广使用。本文提出了模拟弹适用于火炮的基本要求，叙述了火炮后坐速度曲线的测量原理和方法；通过对火炮后坐速度曲线的分析，认为火炮最大后坐速度主要取决于弹丸初速平均值。改变装填条件可以改变火炮后坐速度曲线，当火炮使用模拟弹和制式弹射击时的后坐     

不同附体对穿浪双体船阻力和耐波性影响研究

为了评估目前国际上穿浪双体船航行控制系统常采用的控制面即不同附体对穿浪双体船阻力和耐波性的影响,对某穿浪双体船进行不同附体阻力和耐波性模型试验研究。通过在穿浪双体船尾部安装水平尾板、垂直尾板或鳍,首部安装倒T型翼3种不同组合附体形式,进行静水阻力和规则波耐波性试验。试验结果表明:不同附体组合均可以不同程度减小船体阻力和船舶运动,其中垂直尾板与倒T型翼组合减阻效果最佳,鳍与倒T型翼减小船舶运动效果最明显。     

半滑行船扰流板阻力试验研究

半滑行船的航行姿态对船体阻力影响较大。为研究扰流板对半滑行船的降阻作用,首先在3种典型载况下,确定了船模未加扰流板的阻力、纵倾及升沉;然后在这3种载况下,于船模艉部添加扰流板,与静水未添加扰流板时船模的阻力和航态作比较,且不同航速时扰流板的设置不同。实验结果表明:合理的扰流板高度可以减小半滑行船的纵倾角和阻力;扰流板的降阻效果与船模的压载有关,其中满载情况下的降阻效果最为明显,最大可达6%。     

基于RANS/LES混合方法的近岸水域波浪增阻影响的数值模拟

分析船舶在近岸水域航行时所受波浪增阻大小的影响因素，以寻求降低波浪增阻的方法。基于近岸水域中船舶阻力理论，采用雷诺平均（RANS）和大涡模拟（LES）相结合的方法进行数值求解，并运用两相流方法和造波消波技术建立数值水池模型。用Fluent求解器对船舶在不同工况下的波浪增阻进行数值模拟。试验结果表明：用该方法对近岸水域航行的船舶进行波浪增阻的数值模拟可有效提高计算机运算效率，在粗糙网格层面上得到的计算结果精度良好；船舶在近岸水域中航行时的波浪增阻随波高的增加而增加，并且与船体湿润面积呈正相关；船舶在近岸水域以中低速航行时所受波浪增阻随弗劳德数的增加而增加。该研究为近岸水域通航船舶减小航行阻力提供了可行的方法与思路。