聚变堆液态包层MHD效应的研究现状与发展

聚变堆包层液态金属在强磁场中流动引起磁流体动力学效应,会改变其流动和传热特性,造成严重的压力损失,是液态金属包层研发的关键问题。该文依据受控轻核聚变及其液态包层的发展需求,综述了包层磁流体动力学问题的主要研究方法及内外研究现状,并比较了不同MHD数值模拟软件的特点。     

耦合激励下的液舱晃荡新型数值解法

对于液舱内流体运动的模拟,传统频域边界元方法具有很大的局限性即离散求解方程时会出现奇点问题,同时在交界面处所得速度分布精度较低。而去奇异边界元法将传统做法中直接布置于流体计算域表面节点上的奇点移至计算域外部,很好地解决了奇异性问题。该文基于去奇异边界元法,建立了模拟液舱内流体晃荡问题的流体动力学数值模型,并利用FORTRAN语言开发了可模拟任意尺度液舱晃荡的程序。文中模拟了单向激励和横荡纵荡耦合激励下液舱晃荡问题,并将结果与解析解进行了对比。结果表明,数值解和解析解吻合很好,说明了该方法的准确性和有效性。     

基于CFD(计算流体动力学)的两栖车绕流场模拟

利用计算流体动力学理论,对不计自由面的两栖车辆的粘性绕流场进行了数值模拟,重点介绍了关键的SST k-ω湍流模型和混合网格布置方法.计算结果基本与实验数据吻合,表明用数值模拟的方法对两栖车的车周流场与受力进行研究有很好的应用前景.     

船舶磁流体推进监控系统设计

随着超导磁体技术的发展,船舶磁流体推进从概念步入实用.简要介绍磁流体推进的基本原理和磁流体推进器的类型和基本结构.针对磁流体推进装置设计了一套推进监控系统,该系统通过网络化实现对磁流体推进装置的控制、安保和监测报警功能.     

楔形冲箱的二阶斯托克斯波制造理论及其SPH检验

冲箱式造波机已应用于国内外许多物理水池,但缺乏制造二阶斯托克斯波的冲箱运动控制理论。基于冲箱浸没体积的变化量与生成的波浪体积相守恒的原理,推导了关联楔形冲箱运动与目标波浪要素的隐式方程组,并给出了制造二阶斯托克斯波的约束条件。应用推导的造波理论,在经过精度检验和收敛性分析的光滑粒子流体动力学（SPH）波浪水池中模拟二阶斯托克斯波的生成。将数值波面与解析波面进行比较,显示生成的二阶斯托克斯波的波形稳定、波要素准确,证实了该造波理论的可靠性。     

双壳油船舷侧破损原油泄漏过程三维数值模拟

基于流体动力学理论,利用Fluent软件搭建了双壳油船油舱三维数值模型,运用VOF追踪油水界面,并对整个泄漏过程进行阶段划分。通过对泄漏过程的描述,表明Fluent软件能够很好的模拟双壳油船泄漏的过程。     

基于SPH-FEM方法的舷侧与冰山碰撞结构响应

传统的有限元数值仿真对于研究高速碰撞大变形等问题具有一定的局限性，建立一套基于光滑粒子流体动力学（SPH）的水介质中小型冰山与船舶舷侧碰撞数值模拟方法，验证SPH模拟冰材料与船-水-冰耦合的合理性，对不同舷侧部位与不同冰山碰撞工况进行数值模拟，分析碰撞形状、面积和速度等对舷侧结构的应力、应变、结构损伤等的影响规律。研究表明，提出的冰山与舷侧碰撞数值模拟方法具有较高的计算精度，对冰山-船舶碰撞的研究具有重要的参考价值。     

船舶超导磁流体推进技术展望

船舶超导磁流体推进是最近发展起来的新颖船舶推进装置，由于该装置毋需常规船舶的螺旋浆，轴系和减速齿轮等转动机构，故具有高速，安静，灵活的优点，本文简要叙述了该推进方式的国内外研究动向和应用情况，以及要解决的关键技术，还分析和预测了突破的可能性及其应用的前景。     

岸边集装箱起重机数值风洞分析

结合某岸边集装箱起重机,利用有限元计算工具,对风载荷进行计算流体动力学仿真分析,得出该桥吊的数值风洞模拟值,并与计算机辅助工程分析计算值进行对比,从而得到一种较为合理的数值模拟方法。该方法可分析大型港口设备的风载荷工程实际问题。     

用磁流体作工质的控制装置特性

开发了一种用磁流体作工质的磁流体控制装置。发现该装置的流体输出功率可用电信号直接控制。     

叶轮参数对020Q84喷水推进轴流泵性能的影响

轴流泵作为喷水推进器的核心部件具有推进效率高、抗空化能力强、噪声低等优点,运用计算流体动力学CFD软件-FLUENT基于标准k-ε紊流模型及SIMPLE算法对020Q84喷水推进轴流泵内部流场及其运行特性进行三维数值模拟,探讨了叶轮参数对轴流泵性能的影响.该研究对轴流泵设计人员具有一定的参考价值.     

适用于具有复杂海底边界的自由表面流动模拟方法

提出了一种适用于具有复杂海底边界的自由表面流动模拟算法?基于非结构化四边形网格的VOF法。利用非结构化四边形网格在拟合曲线边界上的优势,此法能够在不引入任何边界处理和人工耗散的条件下,直接求解具有任意复杂海底边界的自由表面流动问题。该算法采用MLER法来对流界面,提高了VOF算法的体积守恒精度。大应变界面对流数值实验结果表明,该算法体积守恒性较好,且具有二阶的形状误差收敛率。     

采用海水磁流体推进的水下运载器

应用洛伦兹力作用于周围海水的水下运载器推进器具有四种不同的方案：交流和直流,外部磁场力方式和内部槽道型方式。鉴于空间限制和速度和速度方面的考虑,目前的分析集中在内部推进器方案上。讨论了磁流全泵喷推进器的理论。介绍了基于“双重控制容积”分析的磁流体推进器,以及潜器航速,效率和推力的计算。讨论了几种不同类型的水下运载器,包括鱼雷,遥控潜器,水下自主潜器及潜艇。分析结果表明,这种推进器的速度性能与海水导电率和磁场强度的平方成正比增长;同时表明带有较长磁流体槽道的较大系统的运载器能量效率更高。目前,应用螺旋浆推进器系统的潜艇已经获得20－42kn的航速。基于解析的参数研究,利用稍作修改的压水堆作为动力源的磁流体推进器,可在此范围内获得运载器的速度。如果同时采用液态金融增殖反应器,可达到更大的水下航速。磁流体推进器还能减少水动力阻力,减少维护量降低可检测性。     

多孔碰撞射流的流动和传热数值分析

射流传热在燃气轮机叶片和燃烧室墙冷却上得到了广泛应用，只有一个方向流出的多孔射流冷却的流体动力学和传热是非常复杂的，以前很少有人对其进行过数值分析。在本文中，借肋于ＦＬＵ－ＥＮＴＣＦＤ码对十排的多孔碰撞射流的流体动力学进行了数值分析，对射流孔直径之比Ｘ／Ｄ及射流板和目标板的间距与射流孔直径之比Ｚ／Ｄ的影响进行了研究。预测表明：主流、射流碰撞和射流量不均匀分布是影响射充冷却的主要因素，分析结果与以前     

基于克里金法的绞吸挖泥船泥泵磨损近似模型

针对绞吸挖泥船泥泵在工作中因泥浆含固体颗粒易磨损的问题，以某绞吸挖泥船泥泵为研究对象，综合考虑泥浆特性各因素对绞吸挖泥船泥泵磨损的影响，采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟对绞吸挖泥船泥泵的磨损情况进行分析，得到由泥浆成分(质量分数)和泥泵磨损构成的样本集。在此基础上，采用克里金法建立绞吸挖泥船泥泵磨损分析的近似模型，并进行近似模型的误差分析。结果表明该近似模型具有一定的精度，可在不开展CFD数值模拟的条件下对泥泵磨损进行较准确的预测，为泥泵可靠性设计提供便利。     

螺旋桨敞水性能计算及堵塞效应研究

根据螺旋桨的投影原理以及其几何参数,用三维建模软件 CATIA 建立三维螺旋桨数值模型。根据计算流体动力学（CFD）原理,使用流体动力学软件 Fluent 对螺旋桨数值模型进行分析计算。采用 RANS 方法结合RSM 湍流模型求解螺旋桨三维粘性流场,计算域的离散采用非结构网格方法,运用相对旋转坐标方法（MRF）来模拟螺旋桨的运动,以此求出该螺旋桨在常态以及堵塞效应下的流场特性,并将螺旋桨的数值计算结果与试验结果进行对比以确定该方法的适用性。最后研究堵塞效应的相关性质并将螺旋桨普通敞水性能与螺旋桨在堵塞效应下的敞水性能进行对比,得出堵塞效应对螺旋桨敞水性能的影响。     

螺旋桨敞水性能计算及堵塞效应研究

根据螺旋桨的投影原理以及其几何参数,用三维建模软件CATIA建立三维螺旋桨数值模型。根据计算流体动力学(CFD)原理,使用流体动力学软件Fluent对螺旋桨数值模型进行分析计算。采用RANS方法结合RSM湍流模型求解螺旋桨三维粘性流场,计算域的离散采用非结构网格方法,运用相对旋转坐标方法(MRF)来模拟螺旋桨的运动,以此求出该螺旋桨在常态以及堵塞效应下的流场特性,并将螺旋桨的数值计算结果与试验结果进行对比以确定该方法的适用性。最后研究堵塞效应的相关性质并将螺旋桨普通敞水性能与螺旋桨在堵塞效应下的敞水性能进行对比,得出堵塞效应对螺旋桨敞水性能的影响。     

数值模拟安装角的变化对020Q84喷水推进轴流泵性能的影响

轴流泵作为喷水推进器的核心部件具有推进效率高、抗空化(汽蚀)能力强、噪声低等优点.运用计算流体动力学CFD软件--FLUENT基于标准κ-ε紊流模型及SIMPLE算法对020Q84喷水推进轴流泵内部流场及其运行特性进行了三维数值模拟.研究并分析安装角的变化对轴流泵性能的影响.该工作对从事轴流泵设计人员具有一定的参考价值.     

二维楔形体入水问题的数值和实验研究

船舶在极端波浪条件下会产生剧烈的砰击,瞬时产生的巨大作用力会造成船体结构的损坏,因此准确预估入水砰击过程非常重要。本文通过数值和实验,分析楔形体入水过程中运动、受力以及自由表面的变化情况,验证光滑粒子流体动力学(SPH)方法在楔形体入水问题上的适用性和准确性,并使用此方法分析楔形体入水时楔形体斜升角和入水速度的影响。结果表明,光滑粒子流体动力学方法在解决入水问题上有很好的准确性,在楔形体受力和自由表面变形上与实验结果有很好的吻合度。通过计算发现,最大砰击力与楔形体斜升角的三次方成正比,与入水速度的二次方成正比,增大楔形体的斜升角和降低入水速度,都可有效减少入水砰击力。     

基于时间步长自适应技术的海上浮基风电平台绕流数值模拟分析

圆柱绕流问题对于研究海上浮基风电平台在波浪和海流作用下的动力特性以及开发深海风能具有重要的理论和工程应用价值,很多不可压缩流体力学数值模拟方法都基于圆柱绕流的实验或计算结果进行验证。基于自适应时间步长理论及小雷诺数（Re=100）情况下,采用有限体积法,借助FLUENT软件中的用户自定义（UDF）功能,通过二次开发在FLUENT中实现圆柱绕流的数值模拟,并对计算结果与先前的研究结果作了比较,依此来验证时间步长自适应技术和精细边界层网格设计的合理性。计算结果表明了该方法能有效获得准确的流体动力学参数并提高数值模拟计算精度,为该领域的深入研究提供依据。