低速船舶微气泡减阻数值研究

为了研究船舶微气泡减阻规律,本文基于OpenFOAM中两相欧拉数值模型,对低速散货船进行微气泡减阻数值研究。对气液两相分别建立控制方程,考虑五种相间作用力及气泡聚合和破碎,采用考虑气泡影响的改进k-ε湍流模型,忽略自由面影响,采用叠模模型研究喷气量、气泡直径、航速及吃水等因素对船舶微气泡减阻的影响,分析气体体积分数、湍流粘度和气泡直径分布等。结果表明：微气泡可以同时减少船舶摩擦阻力、粘压阻力和总阻力;喷气量直接影响减阻率,喷气量越大,减阻率越高;较小气泡的平均气体体积分数较大且气体分布更均匀,同时湍流运动粘度较小,可以更有效减阻;气泡沿着流向会聚并,气泡越小聚并越剧烈;较高航速和小吃水更有利于减阻。     

气泡帷幕对港口水域爆破波的削弱

气泡帷幕技术可以削弱水下爆破产生的冲击波而受到广泛的关注,目前对气泡帷幕的研究大多局限于规则水域,对实际施工中复杂水域的研究较少,并且没有考虑到横向水流对气泡帷幕偏移的作用等。利用ANSYS/LS-DYNA对港口水域水下钻孔爆破进行了数值模拟,分析了气泡帷幕对冲击波的峰值压力和冲量削弱特性,通过与经验公式计算的规则水域中峰值压力的衰减特性对比,验证了本文所采用的数值模拟方法的合理性。研究结果表明:设置两层气泡帷幕时,气幕间距越大,气幕对冲击波的削弱作用越强;水流速度越大,气幕偏转的角度越大,其防波特性越好。     

气泡帷幕对圆柱状壳体防护效果的实验研究

运用实验的方法研究了气泡惟幕对于圆柱状壳体的实际防护效果和气泡帷幕衰减水中冲击波的频谱特性．     

耙吸挖泥船环保溢流筒不同角度环保阀数值模拟

为了解环保溢流筒在实船上的应用效果及控制策略，结合耙吸挖泥船的实际泥舱尺寸，采用CFX中的均相流模型，对泥舱中环保溢流筒不同角度环保阀进行数值模拟，得到环保阀不同角度时溢流筒内的气体体积分数云图。结果表明：1）环保阀可以明显减少空气进入溢流筒，其中环保阀水平夹角为30°时显著减少环保溢流筒气体含量。2）入口位置及环保溢流筒工作状态也影响溢流液中气泡含量。     

气泡帷幕对爆破施工舰船的防护作用初探

从理论上分析了气泡帷幕防护作用机理，并通过对水面舰船使用气泡帷幕前后进行防护的效果对比．计算了一种极限条件下的水下爆破施工舰船安全距离，同时提出了气泡帷幕在水面施工舰船上的系统设计．     

浮动隔声结构在自升式海洋平台上的应用

浮动隔声结构在空气噪声和结构噪声的控制上效果显著。本文基于声学分析软件VA One建立自升式海洋平台的声学模型进行噪声研究,将浮动隔声结构应用于自升式海洋平台。通过噪声预报前后的对比分析表明:浮动隔声结构对噪声源舱室向外辐射噪声量的减少贡献大,减振降噪效果好,但对舱室自身的降噪效果不是很明显。     

水中气泡幕对噪声的屏蔽效果研究

本文基于水中气泡幕对宽频带噪声有良好衰减和屏蔽作用的基本原理,阐述了水池船模气泡幕降噪实验所取得的一些研究成果,其中包括喷气管布置方式、喷孔直径、喷气量等不同时的降噪量对比、喷气环截面形状与阻力的关系等.研究表明,喷气管分散布置方式时噪声的屏蔽效果较好;梯形截面喷气环的阻力明显比半圆形截面小;在实验所取喷孔直径及喷气量范围内,开孔直径和船模速度的改变亦对其屏蔽效果有较大影响.     

基于OpenFOAM的平板微气泡减阻数值分析

本文基于OpenFOAM两相欧拉求解器(twoPhaseEulerFoam)对二维平板进行微气泡减阻数值模拟。模型直接求解两相N-S方程,同时采用标准k-ε湍流模型,并考虑两相间作用力的影响,通过求解界面输运方程来模拟气泡的聚并和破碎。将数值结果和Madavan[1]试验结果进行对比,验证了模型的可行性。分析了不同流速下气泡直径、通气速度、浮力对减阻率的影响,并且研究了气泡对边界处流体速度分布、气体体积分数的影响。从数值结果可以看出通气速度较大且气泡直径较小时,减阻效率高,并且浮力对减阻有一定影响。     

船舱内部空气噪声振动及抑制方法研究

随着负载及动力系统增强,海洋运行船舱空气噪声的振动特性更加复杂,系统的非线性因素增强,严重影响船舶运行的稳定性。同时,船舶的激励源对空气噪声振动模型有较大影响,如何精确描述现代船舱噪声振动模型成为减振及抑制的前提。本文研究了大功率动力系统下船舱噪声振动模型及抑制方法,最后对仿真结果进行了分析。     

基于声线法的邮轮开敞区域辐射噪声特性分析

邮轮投入使用后，主机废气由烟囱排出，排气噪声会向烟囱周围及公共甲板等噪声敏感区域辐射，从而严重影响旅客乘坐舒适性。以邮轮烟囱排气噪声为主导声源，建立大型邮轮及其开敞区域的噪声预报模型，采用声线法分析邮轮开敞区域的辐射噪声分布特征及强度，形成邮轮开敞区域空气辐射噪声预报的数值计算方法。结果表明：烟囱排气噪声辐射指向性是由邮轮烟囱为中心向四周呈现球面状传播，辐射强度与传播距离成反比，烟囱排气噪声对开敞区域辐射影响差异性明显，可从影响噪声衰减的因素切入，进而进行防控。研究所得的大型邮轮开敞区域辐射噪声特性及其数值预报方法，可为邮轮声学设计及噪声预报提供参考。     

简易气泡船型不同浮态下粘性流数值模拟研究

采用mixture模型,应用有限体积法,对一简易船型在船首底部喷射微气泡,进行微气泡减阻的数值模拟.计算中考虑气泡与水之间相对运动的影响,分析不同浮态下微气泡对减少船舶阻力的影响,获取了不同浮态时微气泡在船底的分布及流动情况.     

水下排气降噪试验研究

气体在水下排放时会产生较大的辐射噪声,影响水下设备的工作性能。在排气管路末端安装排气装置,将排放气体以小直径气泡的形式排入水中,针对水下排气噪声特点,为排气装置设计微穿孔板结构排气消音器。通过排气装置等距离线上噪声的分布特点,判断出排气装置的噪声源及其传播途径,为排气装置设计隔声层,并通过试验验证了降噪效果。试验结果表明：采用填充多孔型陶瓷棉的微穿孔板结构消音器,结合排气气泡反射作用,可以有效阻止排气噪声通过排气通道向水中辐射;采用气泡型泡沫板填充的气泡型隔声板,能有效隔离排气装置的辐射噪声。     

基于SEA的海洋平台典型舱室噪声预报及设备优化布置研究

基于统计能量法,利用VAONE软件对海洋平台典型舱室结构在分体空调室外机空气噪声作用下的舱室噪声进行预报。在保证结构尺寸与载荷大小的前提下,改变分体空调室外机出风口朝向、对比分析舱室噪声,得出分体空调室外机出风口朝向会对舱室噪声产生较大影响。该研究对船舶与海洋工程舱室噪声预报及设备布置方面具有一定的参考价值。     

舰船尾迹浊度计算方法

阐述了尾迹的浊度、消光系数及尾迹气泡数密度之间的关系,研究了尾迹浊度的计算方法,并给出1个计算实例。利用单个气泡的Mie散射理论,对尾迹不同直径气泡的消光系数进行求解。根据舰船尾迹中不同直径气泡数密度随深度的变化规律,以及尾迹各区域的气泡直径分布,建立了尾迹气泡直径分布模型。计算实例表明:尾迹深度越大,其浊度越小,尾迹对光线衰减能力越小。尾迹中心处浊度最大,尾迹对光线的衰减作用最强。该计算方法具有通用性。     

喷射航行体辐射噪声机理分析

喷射航行体具有很高的速度,其辐射噪声主要含结构振动噪声和气泡脉动噪声。实测信号分析表明,低频分量基本无多普勒效应,以气泡脉动噪声为主;高频分量的空间位移速度大,以推进器壳体振动噪声为主。两类噪声对信号处理产生不同影响,表现在目标深度测量时效果各异,以气泡噪声的平滑效果为佳。     

外部气流影响下的船舶通风口烟气扩散试验

为预先确定船舶初步设计中的通风口系统在外部气流场作用下的排气效果，找出设计方案在通风口排气方面存在的问题，采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）和风道试验的方法进行研究。以外部气流作用下的通风口烟气扩散试验为研究对象，建立含通风口边界条件的风道三维网格模型，求解不同气体流速下的黏性不可压缩定常流动。计算不同外部气流速度下和不同通风口布局下排气中的CO2分布扩散情况，结果表明来流速度增大会加快CO2体积分数沿流向的衰减速率，削弱CO2横向扩散程度。根据试验结果验证计算的准确性，证明应用CFD技术可评估通风口布局的优劣。     

计入能量损失的气泡运动三维数值模拟

在前人研究的基础上,假设能量损失主要发生在气泡体积达到最小的瞬间,通过改变压力参数计及能量损失,结合势流理论,建立气泡三维动力学数值模型。采用边界积分法求解该数值模型,计算得到气泡的动态特性,计算值与实验值吻合良好,验证了数值模型和计算方法的有效性。基于此,分别对自由场中和边界附近的气泡动力学特性进行了模拟,包括水下爆炸气泡以及空化气泡,得到了一些规律性的曲线和结论,旨在为气泡的相关动态特性研究提供参考。     

海洋环境对声自导鱼雷的影响

主要讨论影响鱼雷声自导的海洋环境因素，给出适合于计算海洋传播损失预报的理论简化模型，同时给出了影响鱼雷自导的海洋混响和气泡的声学模型。这些模型的完整使用，对鱼雷声自导性能预测和性能分析有重要的工程价值。     

水下排气流动与噪声特性试验研究

为明确水下排气噪声发生的空间位置,掌握流动形态对排气噪声的影响特征,在水池中通过水下摄像和噪声监测方法研究了瞬态水下排气过程。结果表明：40 mm管口水下稳定排气产生的气泡直径约3～21 mm,气泡群上浮平均速度为0.31 m/s;水下排气噪声主要发生在排气管口附近,在气泡形成过程中产生,单极子辐射占主导地位,是水下排气的主要噪声源;气泡上浮时的噪声总级远低于管口气泡形成噪声,与背景噪声接近,是水下排气中可以忽略的噪声源,其频谱特征中主要是气泡固有频率,峰值频率约800 Hz;气泡在水面破碎时产生的噪声比排气出口噪声略低,是水下排气的次要噪声源,偶极子噪声占主导地位。     

圆柱壳附近水下爆炸气泡动态特性研究

基于不可压缩势流理论,运用边界元方法,建立圆柱壳附近水下爆炸气泡三维数值模型。然后采用该模型模拟深水中圆柱壳附近近场水下爆炸气泡运动,并对气泡动态特性以及攻角大小对其影响规律进行了研究。计算结果表明,膨胀阶段气泡受浮力作用以及壁面的排斥作用影响较小;收缩阶段气泡受浮力作用以及气泡受壁面的吸引作用影响较大,随攻角的减小,气泡射流作用和气泡脉动压力均逐渐增强,即爆点位于圆柱壳结构正下方时所造成的结构损伤最为严重。研究结论有益于潜艇结构抗爆防护设计,也为水下爆炸气泡载荷作用下潜艇结构毁伤机理研究提供了参考依据。