拖力理论之基础

物体在流体中运动,遭遇一种力量,此力与运动方向成一斜角。其与运动方向平行之分力曰拖力(亦称曳力),其垂直者曰举力。举力可能远大于拖力。当物体运动时拖力作功,而举力则否。举力并不一定在竖立的方向。假定物体在大量流体中以等速运动,物体所做之功必等于流体所增加之能。流体承受之能有多种,如迹流之能,重力波浪之能或压缩波浪之能。惟最后     

用船模和实船试验的方法测定船之阻力

31.船模试验池在流体运动的科学中,实验研究起着极重要的作用,因为全部流体的现象,特别在具有船体表面形状的物体流动时,不是只用数学的工具可能深刻全面研究。最伟大的俄国学者Д.И.孟德列夫在其著作“论流体阻力与航空”中写道:“…在试验观察中必须寻求阻力问题的关键,然后运用积累的分析能     

形式阻力

21.形式阻力产生之原因及其特性形式阻力是流体压力合力的一部分,产生之原因是由于流体流过物体时,受到流体粘性影响所致。倘物体长度甚长,具有甚大雷氏数值运动时,在     

波浪阻力

23.船舶运动时的波浪的形式凡物体接近液体的表面或沿液体的自由面运动时,便要发生波浪阻力。如第一章所述,波浪阻力乃是沿着物体的浸水面作用的垂直压力合力的一部分。     

三维完全非线性波浪水槽的数值模拟

用有限元求解拉普拉斯方程,采用满足完全非线性自由表面条件的半拉格朗日法追踪流体自由表面,离散单元采用20节点的六面体二次等参数单元,建立了三维完全非线性数值波浪水槽.把数值计算结果与水面初始升高产生箱体内流体运动解析解和二阶斯托克波理论解进行了对比,结果表明该模型是稳定的、守恒的,能精确模拟非线性波浪的产生和传播,为今后研究非线性波浪对船舶等非规则物体的作用提供了参考.     

水下运动物体产生内波的研究进展

水下运动物体产生内波是内波动力学研究的一项重要内容,具有重要的军事应用价值。依据水下运动物体对周围层化流体扰动方式的不同,将水下运动物体产生的内波分为两类：Lee波和尾流内波。文章首先在综合Lee波产生机制的基础上,对Lee波的理论、实验和数值研究工作进行了归纳,并给出了通过这三种手段对Lee波进行研究所取得的成果。同时,对尾流塌陷内波和尾流随机内波的研究状况和研究成果进行了介绍和总结。最后,提出在推进水下运动物体产生内波的研究过程中需要关注的几个问题和相应的研究思路。     

摩擦阻力

11.粘性液体中物体运动概况把作用于船体浸水表面切线方向各单位力之合力,分成沿船体运动方向之分力,此分力称为摩擦阻力。在液体表面最近处之液体粘性最大。故研究固体近旁之液体流动为研究摩擦力之基础。一些研究的结果表明,液体速度在行动的固体     

基于四元数的船舶运动姿态仿真研究

在开发船舶三维运动仿真系统或处理三维运动试验数据时,经常需要操纵物体旋转或对运动姿态数据进行插值计算,如果采用基于欧拉角方法对运动物体进行旋转操纵或插值,会出现明显的错误。因此提出在仿真系统中利用四元数来表示运动物体的姿态,并基于四元数对运动姿态序列进行球面插值,同时提出了依据插值节点信息实现?π全角度的欧拉角转换方法,由此在船舶仿真中实现了船舶姿态变化光滑连续的合理效果。     

运动物体首尾识别程序的设计

在自动测量系统中,进行运动物体的首尾识别,国内传统的方法都是用硬件来实现的。本文在对测量电视复盖区域内作任意方向运动的物体的航行路线进行全面分析的基础上,找出了运动物体发生首尾颠倒时的基本特征,并根据其特征提出了用程序进行运动物体首尾识别的具体方法和若干编程技巧。采用这种方法进行运动物体首尾识别,不仅使本来要花钱用硬件解决的问题,改为计算机不花钱用软件就解决了,而且可以大大简化硬设备,提高可靠性,其经济效益和跟踪效果都是令人满意的。     

船体垂荡运动及环境波高对月池内流体的影响

针对环境波高和船体垂荡运动对月池内流体运动的影响,本文采用CFD与模型试验相结合的方法,以某含月池的深拖母船为研究对象,数值模拟在不同幅值规则波激励下月池内流体自由液面爬升,结果显示,波浪幅值线性增加时,月池内流体液面增加呈非线性。分析船体在波浪中的垂荡运动和船体静水中做不同频率的垂荡简谐运动时月池内流体运动,结果显示船体垂荡运动存在明显双峰特性,且在船体垂荡运动频率为月池内流体共振频率时,月池内流体液面爬升最明显。     

基于动网格的物体下沉运动的二维数值模拟

为精确求解流固耦合问题中物体大幅度运动时的受力情况和运动轨迹,采用基于任意拉格朗日-欧拉方法(Arbitrary Lagrangian Eulerian)的动网格技术,计算水气两相粘性流体中下沉物体的运动规律,并与模型试验的结果进行对照。结果表明,数值模拟所得物体的下沉轨迹和速度与模型试验吻合较好,从而验证了程序的可靠性和精度,可用于实际的溃坝堵口组件运动的数值模拟。     

波浪中两个浮体水动力相互作用的数值计算

如果两个相距较近的浮体漂浮在波浪中,那么作用在每个浮体上的流体将与仅及单个物体的情况不同。由于相邻物体的遮蔽效应及波浪反射的影响,作用在其中一个物体上的游泳力也会变化。此外,由于上邻物体的辐射波作用,另一个物体也会受到附加的辐射力。本文一维一势流理论计算了两个浮体的水动力相互作用,通过与现有计算和试验结果的比较,说明计算程序是可靠的。文中还给出了两船水面补给时的水动力相互作用计算结果。     

计算流体力学常用数值方法简介

任何流体运动的动力学特征都是由质量守恒、动量守恒和能量守恒定律所确定的，这些基本定律可以由流体流动的控制方程组来描述。利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的控制方程，揭示流体运动的物理规律，研究流体运动的时一空物理特征，这样的学科称为计算流体力学。     

波浪作用下钻井船月池内流体水动力性能研究

为了规避钻井船月池内发生共振情况带来的危险,本文采用势流理论和CFD数值模型相结合的方式,对钻井船的水动力性能和月池内流体运动进行研究。在入射波为月池共振周期的情况下,将船体有无耦合运动时月池内流体的不同运动进行比较研究,得出船体运动会增大月池内流体运动的结论。     

气泡在水中上升运动的数值模拟

基于流体体积函数(VOF)模型,借助Fluent软件,数值模拟了气泡在水中上升运动.考虑不同初始位置以及气泡大小对气泡在水中运动的影响,监测气泡在不同时刻的变形,分析了速度随时间的变化,并考察了气泡在不同密度比和粘度比的酒精流场和乙醚流场中运动.结果表明:直径大的气泡在上升过程中速度变化较大,上下表面速度差较大,大气泡较不稳定.气泡运动中,底部射流区域的速度先达到最大,然后降低,降低到一定程度会反弹.外部流体与气泡粘度比、密度比、表面张力系数对气泡运动有较大影响.     

船在限制的水道中航行之阻力

43.受限制的水流对位于循环管路中的物体所生的阻力的影响研究船只在浅水中航行时浅水所产生的阻力影响,就能够揭示在浅水中操纵船只的特点,并能暴露在靠近海岸的区域中进行交船试车的特性。研究船只在运河中航行的阻力,为研究内河船只航行情况所必需,并且也是为航行运河选择“合乎实际需要”截面所必需的。在循环水槽,风筒,及船模试验池中,研究物体的水流时,必须计算在横断面积上受到限制的流体     

两层流体中运动物体的兴波特性

研究了在两层流体中定常运动的三维物体产生的内波尾流场特性.在势流理论假设下,基于Green第三公式,建立了一组基于Rankine源的分层变形边界积分方程,提出了一种基于四节点双线性等参元的数值实现方法,有效地处理了在场点处立体角的计算和数值积分中的奇异性问题.对定常运动三维球体产生的表面波和内界面波进行了数值模拟,并与定常运动点源的结果进行了比较.     

计及流体影响的船舶回转冰阻力数值模拟

[目的]极地船舶在极地航行时,复杂的冰阻力不仅会给船舶带来结构上的威胁,还对船舶的操纵性提出了新的挑战,尤其当船舶在层冰区中进行转向运动时,挑战更大。近年来的研究主要集中在船—冰碰撞的强相互作用上,而少有研究流体对冰阻力的影响。[方法]采用非线性有限元法,基于适当的冰材料模型和合理的耦合破坏模式,研究船舶回转运动过程中冰与船之间复杂、强烈的非线性相互作用。同时,采用流固耦合方法,研究流体对船—冰相互作用的影响。[结果]数值结果与经验公式的对比确定了模拟的有效性与可靠性,其中对比有、无流体作用时船舶受到的纵向、横向和垂向冰阻力情况显示,计及流体影响时,船舶的冰阻力在3个自由度上会有明显提升。[结论]船舶破冰回转运动中考虑流体对冰阻力的影响,能准确预测船舶回转时的冰阻力且能有效保证船舶的航行安全。     

物体在浮体上的纵向运动引起的浮体垂向运动

基于切片法建立物体在静水中浮体上纵向运动时浮体的水动力特征及运动微分方程。物体对浮体的垂向作用力考虑为瞬时压力，采用4阶龙格库塔法求解浮体运动微分方程，并将计算值与试验数据进行比较。     

基于CFD的襟翼舵风洞模试验误差分析

风洞试验或者水洞实验不可避免有安装支架及其物体表面开口等对测试流场产生干扰,这种干扰会影响物体的测试精度。计算流体力学快速发展可以对这种干扰进行分析。论文采用有限体积法对RNG k-ε湍流模型进行数值离散,计算了带支架和不带支架两种情况下不同舵角襟翼舵流体性能,评估了安装支架带来的测试误差。