潮间带微生物系统对海岸泥沙影响研究进展

潮间带微生物系统对海岸泥沙性质的影响是近年来一个新的研究热点。微生物通过分泌生物膜及自身活动等方式与海岸泥沙发生作用而改变其性质,包括泥沙的物理性质、化学性质、絮凝方式等,并进一步影响泥沙的动力特性及运动规律。文章综合阐述了国内外潮间带微生物系统对海岸泥沙影响的研究进展,包括微生物及其生物膜的研究、生物因子和海岸泥沙的相互作用研究、沉积泥沙的生物稳定性研究、悬浮泥沙的生物絮凝研究。目前相关的结论大多为定性说明,缺少较为系统的理论分析及数学模型模拟,相关工作应是未来研究的重点。     

带前置定子导管桨非定常力特性计算分析

本文采用数值求解RANS方程的方法对带前置定子导管桨进行了数值模拟,计算了非均匀来流下带前置定子导管桨的非定常力,研究了来流周期数和转定子叶数对带前置定子导管桨转子非定常力的影响规律.结果表明:转子的非定常力主要由转子的进流决定;转子的进流同时受到非均匀来流和定子叶片数的影响;高周期数的非均匀来流诱导的非定常侧向力幅度要小于相同脉动幅度的低周期数的非均匀来流诱导的非定常侧向力幅度;转定子叶数要适配以减小转子的非定常力.本文的研究结果可为低激振导管桨设计及其非定常力特性分析提供基础.     

基于MRF模型的对转桨敞水性能数值模拟方法探讨

基于RANS方程和k-ε湍流模型,建立了用多参考系模型(MRF)处理前后桨相互干扰的对转桨敞水性能数值模拟方法.开展了两对水下高速航行体用对转桨的敞水性能模拟,与试验结果进行了对比,并研究了不同的前后桨相位差对定常性能模拟的影响,结果表明:文中建立的数值模拟方法能可靠地预报对转桨的敞水性能,可作为对转桨设计的工程应用工具.     

平头回转体压强分布的计算

本文讨论了用同轴涡环系来模拟平头回转体的无粘性、不可压缩轴对称绕流,建立了平头回转体表面速度分布所满足的第一类Fredholm积分方程,并给出了求解的数值方法和若干数值计算例子。最后将所得结果和有关的试验数据或其它理论结果作了比较和讨论。     

固定叶轮水动力性能数值分析

为研究螺旋桨后固定叶轮的节能效果,采用计算流体力学(CFD)方法对螺旋桨与固定叶轮进行仿真模拟。计算域划分为螺旋桨小域、叶轮小域、外部大域等3个区域,三者均采用结构网格。计算域整体为圆柱形区域,与螺旋桨同轴,靠近螺旋桨与叶轮区域网格加密,来流采用均匀流,分别改变进速系数、螺旋桨与叶轮距离以及叶轮叶数等参数,依计算结果选取最优解并按照加法原则划分并在计算过程中增减工况。分析认为:在距离为0.7D、进速系数1.0、叶轮叶数5叶时,节能效果最佳;同等情况下,效率较不加叶轮提高9.46%。     

采用两个对转螺旋桨的全回转推力器

Aquamaster公司经过几年的努力现已研制出装有两个对转螺旋桨的全回转推力器装置,最近经过了台架试验,据称性能良好,可以节省燃油消耗10%. 这一装置的关键是下部装两个同轴螺旋桨的水平轴,两个桨分别装在内外轴上,两根轴     

细颗粒泥沙絮凝现象研究综述

概述了河口泥沙絮凝研究工作中有关絮凝机理、絮凝特性、影响河口细颗粒泥沙絮凝的若干因子。一般研究表明,泥沙颗粒越细,絮凝现象就越明显。絮团的沉降速度主要取决于絮团密度和絮团大小。水流一方面能加强细颗粒泥沙的相互碰撞,促进絮凝作用的发生,另一方面水流又具有剪切破坏作用,因此水流对细颗粒泥沙絮凝沉降的影响表现为在低流速时的促进絮凝作用和高流速时的阻滞絮凝作用。     

斜流工况下喷水推进系统流场控制体理论模型研究

喷水推进船舶在转向运动时推进器的进流条件与直航状态存在明显差异。基于RANS方法对斜流角在0°～30°范围喷水推进系统的进流和推力特性进行数值模拟。研究表明：随着斜流角的增加，半椭圆形进口获流区的宽度增大而厚度减小，斜流工况下边界层影响系数近似等于直航工况下边界层影响系数与斜流角余弦的乘积。在非空化条件下，当喷水推进船舶作转向运动时，进口流道效率降低是推进器性能下降的主要原因。基于数值模拟结果，建立了斜流工况下喷水推进系统流场控制体理论模型，对经过推进系统的水流进行速度修正和船体边界层修正，提出了斜流工况下推力预估公式并进行了验证。     

流激孔腔噪声特征及控制方法研究

文章利用大涡模拟方法,建立了流激孔腔自噪声及辐射噪声预报方法,分析了腔深、来流速度及孔腔流向尺寸对剪切振荡特征的影响,并给出了流激孔腔近场辐射噪声特性。在此基础上探索了流激孔腔噪声控制方法,研究了孔腔开口加格栅对流激孔腔涡流场和噪声特征的影响。     

基于OpenFOAM的悬沙与运动集矿车相互作用数值模拟研究

近年来，深海采矿越来越成为学术研究的前沿热点问题，其中集矿车对海底环境影响问题是重点研究的内容之一。文章基于计算流体力学工具箱OpenFOAM中的两相流混合模块，分别建立我国研制的第二代集矿车^[1]的二维和三维简化模型，模拟悬浮沉积物在水中的扩散和沉积过程，植入基于浮力项修正的k-ω SST湍流模型实现湍流闭合，并使用任意耦合滑移网格法(ACMI)实现对集矿车长距离位移的模拟，分析了集矿车与水-沉积物两相流相互作用对周围流场结构的影响，以及三维模拟中壁面效应对模拟结果的影响，探究了沉积物羽流扰动机制，为进一步研究集矿车对海底环境影响提供技术支撑。     

桩群绕流阻力物理模型试验测量技术研究

由于压强差的存在和桩群表面的摩擦力,水流流过桩群时将产生绕流阻力。对于单根桩的复杂水流条件下绕流阻力的理论分析尚待进一步研究,桩群的阻力计算更显复杂,限于理论计算桩群绕流阻力的复杂程度,桩群水流阻力数值模拟和物理模拟技术仍处在概化模拟阶段。为了通过实测数据辅助研究桩群阻力概化方法,依托物理模型技术、传感器发展水平、软硬件系统集成技术而提出一整套对桩群阻力测量技术的解决方案,并分析了测量结果的合理性。     

基于CFD的海洋深水试验池造流系统数值模拟

海洋深水试验池的造流系统是深水池设计和建设的关键技术之一,其设计水平直接决定了水池能否正确模拟深海海洋环境,以及水池开展海洋工程深水试验研究的能力.本文结合上海交通大学设计建造中的海洋深水试验池,通过CFD计算,对水池内整体流场进行了数值模拟,以研究流速和压力分布等流场特性.计算结果表明,设置在进水和出水廊道内的穿孔压力墙是深水造流系统中的关键整流设备,可使水池内的流速实现均匀分布.此外,穿孔压力墙表面的粗糙度大小也会对水池内流场产生显著影响.数值模拟的结果为海洋深水试验池的设计和建造提供了参考.     

水面滑行艇的流场与流噪声数值计算与研究

水面滑行艇受到附近的水流场的影响较大,航行过程中的阻力大小关系到水面滑行艇动力控制。如何提高滑行艇的推进效率及航行速率是研究动力系统的重要领域,其关键是通过数值模拟建立附近的水流场模型;同时,流噪声影响滑行艇的声波传输,使携带的武器装备性能降低,需要过滤流噪声数据。本文研究了水面滑行艇水流场及流噪声数学模型,结合RNG k-ε方程分析了流场及流噪声数值变换,最后对水面滑行艇流场及流噪声进行数值计算并分析结果。     

两船并靠作业流载荷研究

随着各国海洋装备的快速发展,补给和救援作业成为其中至关重要的环节。在进行补给和救援时,由于遮蔽效应的影响,两船并靠的环境载荷与单船明显不同,会对并靠作业的顺利进行产生影响,因此需要重点考虑受遮蔽影响的环境载荷。文中主要对两船并靠作业的流载荷进行研究,通过软件模拟和公式推算,得出并靠作业两船遮蔽效应下的流载荷。     

基于PIV的船首气泡下扫现象试验研究

以某载人潜水器支持母船为研究对象,通过气泡发生器产生气泡来模拟该船在正常航行时的气泡条件,气泡的位置通过PIV测量系统观测与拍摄,从而捕捉到气泡流的运动轨迹。通过对试验结果的分析,较为有效的显现了气泡下扫以及气泡流迹的现象,同时证明了船体邻近水域内气泡流迹并不是简单的水平和垂向速度的合成。     

上海罗泾港区二期水中转港池口门宽度模拟试验研究

港池口门宽度取决于进出口船舶大小、船舶操纵性能以及风浪流等对船舶航行的影响程度。文中针对罗泾港区港池布置方案、设计代表船型、风浪流条件,运用船舶操纵模拟器进行模拟试验研究。通过大量的模拟试验,分析了风浪流对船舶操纵的影响,确定了港池口门的合理宽度为300 m。经码头建成以来船舶进出和靠泊检验,证明目前港池口门宽度是合适的。     

空腔流尾流模式振荡特性研究

采用基于两方程k-ω-SST模型的IDDES方法,对5类空腔流进行数值模拟,研究空腔流尾流模式的振荡特性,详细分析了流场中涡结构、腔口法向速度等信息,着重探讨了空腔跨度和深度对尾流模式振荡频率的影响。数值计算结果表明:IDDES方法可有效模拟尾流模式不可压缩空腔流,捕捉空腔流一个周期内涡的演化规律;不同跨度、深度空腔尾流模式流场结构及涡发展规律基本一致;空腔跨度几乎不影响振荡频率,而深度对振荡频率有显著影响,与可压缩空腔流Rossiter给出的半经验公式有明显区别,并揭示了这种现象产生的原因。     

均匀流下的圆柱形网衣变形数值模拟

为探究均匀流作用下圆柱形网衣的变形情况及各参数对其变形的影响,基于完全挠性构件静力学基本方程建立网衣系统静态迭代求解算法,并通过将数值模拟结果与已有试验研究结果相对比验证该求解算法的准确性。以某圆柱形网衣为例,模拟其在均匀流作用下的变形情况,研究沉子的重量和分布形式对网衣变形状态的影响。结果表明：在大部分情况下增加沉子重量可减少网衣体积损失,但也存在例外;迎流侧沉子对网衣变形的影响较大,可通过调节个别沉子的重量减小网衣变形;均匀分布的沉子更有助于减小网衣变形。     

伴流分布对螺旋桨毂帽鳍节能效果的影响

基于CFD模拟与分析,考察船尾伴流分布对螺旋桨毂帽鳍节能效果的影响,并对敞水条件下设计的毂帽鳍进行适伴流优化.采用StarCCM+软件,分别在均匀来流以及KCS船尾伴流中进行螺旋桨毂帽鳍水动力性能的RANS模拟,比较毂帽鳍在不同来流场中的节能效果,并对节能机理进行了分析.针对KCS船实尺度伴流场,通过鳍片螺距角的改变,...     

阻流板对滑行艇阻力性能的影响

为研究阻流板对滑行艇阻力性能的影响,进行了不同阻流板深度下的滑行艇模型试验研究,并通过Star-CCM+软件平台对试验工况开展模拟,分析了阻流板的作用机制。结果表明:合适深度的阻流板能够有效的降低滑行艇的阻力和提高运动稳定性;与试验值相比,数值计算的中低速阻力误差小于5%,高速误差小于10%;阻流板减阻的主要原因是改变了艇底的压力分布,降低了航行纵倾角。