KVLCC2船模斜航运动粘性流场及水动力数值计算

采用CFD商业软件FLUENT对KVLCC2模型的斜航运动粘性流场进行数值模拟,计算得到了不同漂角时的横向水动力、首摇力矩、船体表面压力分布及尾流场,通过将计算结果与试验结果进行比较,验证了文中计算方法的有效性.文中采用SST k-ω和RNG k-ε两种湍流模式进行了水动力计算及流场数值模拟,通过将其结果与试验结果进行比较,得出了SST k-ω模式较RNG k-ε模式更为适合于实际船型的斜航运动粘性水动力计算和流场数值模拟的结论.     

基于修正RNG k-ε模型的叶片泵非设计工况数值模拟

对于非设计工况下流体机械的流场计算,由于其偏离设计工况,分离流动严重等特点,使得用普通的湍流模型数值模拟精度不高。本文采用一种将涡粘性系数Cμ与湍流脉动动能和湍流耗散率的变化相关联的方法,对RNG k-ε湍流模型进行修正。为验证其对非设计工况下叶片泵的预测精度,分别采用修正模型和原始RNG模型,数值模拟了一比转速为439的叶片泵的内部流场,得到了其扬程、效率曲线及在典型工况下的内部流场流线分布。通过比较改进前后RNG湍流模型的数值计算结果,并与实验结果对比,得出修正RNG模型更能准确预测出非设计工况下叶片泵的流场特性。     

潜艇武器发射系统发射控制阀三维流场数值仿真

发射控制阀是水下鱼雷发射系统的重要部件,其流量特性决定了鱼雷发射内弹道及相关的发射系统瞬态特性.基于可压缩流体力学控制方程和k-ε湍流模型,运用商用计算流体力学软件Fluent对发射控制阀的内部流场进行了数值模拟,得到了控制阀内部流场规律.所获得的数值模拟结果可为进一步研究水下武器发射气动系统的振动与噪声特性提供参考.     

基于大涡模拟的螺旋桨水动力特性分析

本文采用全结构化网格对螺旋桨进行网格划分,基于Fluent进行计算,首先用RNG k-ε湍流模型计算初始流场,待流场稳定后,再使用LES湍流模型计算。对DTMB4381螺旋桨非定常水动力性能进行数值预报,分析螺旋桨周围流场的特性,并将计算结果与模型试验结果对比,验证方法的准确性。     

90°弯管对潜艇高压气管路沿程压力损失的影响分析

针对潜艇高压气管路中弯管的压降损失及其等效长度计算问题,采用计算流体力学(CFD)方法对90°弯管内超高压气体的流动过程进行了数值模拟。用六面体结构化网格对流动区域进行网格划分,通过直接数值求解由RNG k-ε湍流模型封闭的RANS方程研究管道内部流场形态,得到了弯管内部的压力分布与速度分布并捕捉到二次流的生成和发展过程,计算结果与其他学者开展的数值仿真以及模型实验结果相一致。仿真结果表明,弯管引起的局部压降会较大程度增加管路的总压力损失,进而影响高压气应急吹除效率,在潜艇设计建造阶段必须予以重视,同时也验证了采用RNG k-ε湍流模型模拟弯管内超高压气体流动特性的可行性及有效性。     

高抗汽蚀泵的气蚀性能的数值模拟与试验研究

本文是以某特殊用高抗汽蚀泵为研究模型,采用CFD数值模拟技术,基于RNG的k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对泵内部流场进行定常数值模拟,并进行了汽蚀计算。对比试验结果和数值模拟结果得出,数值计算可以较好的预测泵的汽蚀性能,为高抗汽蚀泵的设计和研发提供了基础。     

湍流模型对大口径射流冲击数值模拟适用性分析

采用数值算法要完全有效地模拟射流冲击换热,合适的湍流模型是十分重要的。本文采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型及Realizable k-ε模型对大口径高温高速气体射流冲击换热进行了数值模拟,并将计算结果与试验结果进行比较,分析湍流模型在大口径射流冲击换热数值模拟中的适用性。研究结果对大口径射流冲击换热的数值研究提供参考。     

湍流模型对离心风机数值模拟的影响分析及试验验证

分别使用Baldwin-Lomax(BL)、Spalart-Allmaras(SA)和k-ε湍流模型对离心风机进行了数值模拟,并将数值计算结果与试验数据进行了对比。结果表明:三种湍流模型都能预测离心风机总性能的变化趋势。从具体数值来看,使用k-ε模型模拟得到的总性能计算数值与试验数据更为接近;从流动细节特征来看,使用k-ε模型模拟得到的结果也比其他两种模型模拟得到的结果更符合流动规律。因此,在上述三种模型中,k-ε模型最适合应用于离心风机的数值模拟,因此将在后续工作中主要使用k-ε模型。     

计算流体力学κ-ε二方程湍流模型应用研究

该文应用k-ε二方程湍流模型对细长体绕流问题进行数值模拟计算,进而比较湍流模型中湍流参数的设置对计算结果的影响.通过模拟计算得到的湍流强度及粘性比的取值范围有较好的适应性.通过对简单二维剖面进行非定常运动计算,说明了湍流模型参数设置合理,验证了k-ε二方程湍流模型的实用性.     

不同湍流模型在螺旋桨敞水性能预报中的应用分析

为研究不同湍流模型在螺旋桨敞水性能预报中适用性,本文采用计算流体动力学(CFD)软件,结合雷诺平均纳威斯托克斯方程(RANS),应用Realizable k-ε模型、SST k-ω模型、雷诺应力方程模型(RSM)3种不同湍流模型对粘性流场中某集装箱船螺旋桨水动力性能进行计算与分析。比较3种不同湍流模型数值模拟结果与敞水试验结果,以分析不同湍流模型数值模拟结果在不同进速系数的特点。结果表明,3种湍流模型均适用于螺旋桨水动力性能计算,仅在不同进速系数区间存在不同特点。     

绕Wigley船自由表面粘性流场计算

本文采用商用粘性流场求解软件COMET计算带自由液面绕Wigley船的粘性流动,网格数约为216000。计算中使用标准k-ε湍流模式和壁函数。用HRIC算法确定自由面。同时域步进法得到稳态解,计算的在傅氏数为0.30时的阻力结果与模型试验测量值吻合良好。预报的船体周围的波型及船体表面的波面形状也较合理。     

船闸输水过程闸室船舶系缆力数值模拟

文章基于“船舶—水流”耦合动力响应,建立了船闸闸室船舶纵向和横向受力方程及其运动控制方程。利用 FLUENT 软件,采用 RNG k-ε三维紊流模型,运用 VOF 法捕捉自由液面,阀门的开启过程及船舶运动利用动网格技术,船舶的运动控制及系缆力的并行计算程序采用用户自定义函数（UDF）进行编写。针对带格栅消能室的船闸集中输水系统,进行了灌水过程的闸室船舶系缆力数值模拟研究,通过与模型试验系缆力过程线的比较,证明了数值方法的正确性和有效性。数值研究了消能室内有无设置辅助消能工情形下的闸室船舶系缆力,并分析了辅助消能工的功能和效果。     

湍流入口条件对CFD计算结果影响的数值分析

在计算流体力学软件FLUENT中,包含有很多计算模型,对于不同的问题需要采用一种较好的模型进行解决,目前较为广泛使用的湍流模型是k-ε二方程模型.本文基于CFD软件,应用k-ε二方程湍流模型对细长体绕流问题进行数值模拟计算,进而比较湍流模型中湍流参数的设置对计算结果的影响.通过模拟计算得到的湍流强度(%)Ⅰ及粘性比的取值范围有较好的适应性;水下片体间存在有利干扰和不利干扰,采用k-ε二方程湍流模型计算双体的互相干扰是可行的.     

Finite-volume simulation of flows about a ship in maneuvering motion

A finite-volume method of computing the viscous flow field about a ship in maneuvering motion was developed. The time-dependent Navier-Stokes equation discretized in the generalized boundary-fitted curvilinear coordinate system is solved numerically. A third-order upwind differencing scheme, a marker and cell (MAC)-type explicit time marching solution algorithm and a simplified subgrid scale (SGS) turbulence model are adopted. The simulation method is formulated, including the movement of a computational grid fitted to the body boundary that allows computation of the flow field around a body under unsteady motion. To estimate the maneuvering ability of a ship, the accurate prediction of the hydrodynamic forces and moments of the hull is important. Therefore, experimental methods of finding the hydrodynamic forces of a ship in maneuvering motion, such as the oblique towing test, the circular motion test (CMT) and planar motion mechanism (PMM) test, were established. Numerical simulation methods for those captive model experiments were developed introducing computational fluid dynamics (CFD). First, numerical methods for steady oblique tow and steady turn simulation were developed and then extended to unsteady forced motion. Simulations were conducted about several realistic hulls, and the results were verified by comparisons with measured results obtained in model experiments. Hydrodynamic forces and the moment, the longitudinal distribution of the hydrodynamic lateral force, and the pressure distribution on the hull surface showed good agreement.     

两船在静水中的兴波干扰数值计算

使用VOF方法计算两排水量相当的船型在静水中兴波的水动力干扰,计算时采用两型值一样的Wigley船作为对象,湍流模式选择了RNG k-ε模型。在模拟计算时,变化两船的航速以及两船的间距,得到不同状态下的兴波波形。将得到的波形加以比较分析,进而得出兴波值最大的位置。低速时兴波最大值出现在距船首1/3船长左右的位置,高速时兴波最大值出现在距船首2/3船长左右的位置。将计算结果与实验结果相比较,令人比较满意,证明这种算法是很有效的,为以后的较为复杂的船型两船干扰模拟计算提供了一些参考。     

基于CFD的潜艇阻力及流场数值计算

运用雷诺平均N-S方程,使用CFD前处理软件ICEM CFD划分流场网格,采用RNG k-ε湍流模型,实现了对裸潜体、带指挥台围壳艇体、带十字尾翼艇体、全附体潜艇4种模型的阻力及粘性流场的数值模拟。通过数值模拟,得到了潜艇表面压力分布情况和附体附近流场的一些特性,为进一步优化潜艇的艇型和分析潜艇的流噪声打下了基础。而阻力的对比在一定程度上验证了数值模拟的可靠性。     

基于滑移网格与RNG k-ε湍流模型的桨舵干扰性能研究

结合RNG k-ε湍流模型,运用滑移网格技术对粘性流场中桨舵相互干扰引起的三维非定常湍流进行了计算,得到了随进速系数的变化,桨舵之间相互干扰性能的变化规律;同时获得了桨舵干扰性能随桨舵之间的距离的改变而相应的变化规律。文中给出了桨舵干扰水动力性能的计算结果,并与试验测量值作了比较。从对计算结果的分析可知,利用滑移网格技术及RNG k-ε湍流模型,可以较好地模拟桨舵干扰的水动力性能问题。同时文中分析了桨舵表面压强分布规律以及舵的存在对螺旋桨尾流场的影响。     

二维泥沙数学模型的改进——模型的建立

本文针对河道弯曲、狭长的特点,引进贴体坐标.将复杂的河道计算域转换成规则矩形域,使问题在规则域上求解.拟合坐标系下模型改进表现在以下两方面,一是引进紊动动能和紊动耗散率闭合雷诺方程,使模型能够回答整治工程局部水流结构,如回流现象,二是建立了一种新的悬沙输移模式,该泥沙模型能体现悬沙与床沙交换机理,既适用于水库上游淤积计算,也适用于水库下游冲刷计算.     

三维RANS方程求解斜航船体粘性绕流

本文在三维船体贴体坐标系下,运用有限解析解法控制方程进行离散,采用压力与速度耦合的改进的SIMPLER计算方法结合标准的k-ε方程湍流模式,数值求解三维RANS方程,对作斜航运动的Wigley船体的粘性绕流场进行了计算,并与他人结果进行了比较,验证了理论计算方法和数值离散技术的可行性和有效性。