一种翼型风帆的空气动力特性计算

在NACA006机翼原型的基础上,针对船用助航风帆的特点提出了一种改进型的风帆翼型,并采用工程上广泛应用的标准K-ε模型,利用FLUENT软件对两种翼在0°、5°10°15°20°5种不同风向角下翼型的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得了相应的的升力系数和阻力系数,证明其升力系数比常规的矩形圆弧风帆有很大提高。     

翼型风帆的气动力学分析研究

在NACA0006翼型和圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型翼型风帆,并采用标准κ-ε模型,利用FLUENT软件对翼型在8个不同风向角下的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得翼型风帆在8种不同风向角下的升力系数和阻力系数,并对计算风帆模型进行风洞试验,风洞试验得到的升力系数和阻力系数结果与模拟计算结果有较好的吻合,通过试验结果对比证明其升力系数比常规的矩形圆弧风帆有很大提高.     

翼型风帆助推船舶EEDI计算方法研究

针对新实施的指南文件计算加装风帆的船舶能效设计指数（EEDI）主机负荷可能超限等情况,采用以固定航速为主、固定功率为辅的思路,研究一种基于4自由度直航操纵运动数学模型和全球主要海运航线的风况概率统计数据,考虑螺旋桨推力、扭矩及推进效率等随进速的变化以及主机油耗随负荷的变化,得到船舶加装翼型风帆后的EEDI计算方法。结合风洞、水池试验结果以及构建的与有义波高、周期相关的波浪漂移力数据库,考虑辅机和操帆功耗,计算翼型风帆组的EEDI贡献度,并与采用指南方法的计算结果进行对比。结果表明指南方法会高估翼型风帆组的EEDI贡献度。该研究可为加装风力助推系统的船舶进行EEDI计算分析提供参考。     

基于翼型理论的风帆助航技术分析

分析目前船舶利用风能辅助推进的方式,在模型试验的基础上,分析翼型风帆和传统风帆的动力特性.对船舶应用基于翼型理论的风帆助航技术的经济性进行分析,提出在当前形势下船舶采用风帆助航技术的必要性及后续需要解决的问题.     

利用传真地面天气图计算海面风

推导出传真地面天气图上地转风与梯度风的近似计算公式，根据公式制作了地转风与梯度风查算图，并求算了30个站点的海面理论风速值。与实测风速比较，得到了海面摩擦系数和地转风近似法与梯度风近似法计算海面风速的适用条件。     

低雷诺数下仿生翼型的动力特性数值模拟

为寻求一种具有良好稳定性和气动效率的翼型,进而提高潜艇指挥台围壳和尾翼的稳定性和气动性能,受到座头鲸和猫头鹰独特翼型结构的启发,首先设计两类锯齿状仿生翼型,通过数值求解非定常Navier-Stokes方程,揭示相同雷诺数条件和相同攻角下不同锯齿尺寸的仿生锯齿翼型的气动特性与流场特性,并与NACA0012翼型性能进行比较...     

风载荷下的大型远洋船舶风帆结构静力学仿真

以大型远洋船舶风帆为研究对象,参考国内外经验,设计一种新的风帆结构,利用Solidworks和ANSYS软件对该风帆进行有限元模型的建立及网格划分,并且对该风帆模型在7~10级风载荷下进行了仿真分析,最终得到了风帆模型在7~10级风载荷下的位移图和等效应力分布图。仿真结果表明,该风帆模型可承受10级及以下风载荷作用,同时也证明了该结构风帆的安全性和可靠性。     

风浪联合作用下翼型风帆助推船舶稳性分析

为实现碳达峰、碳中和目标,翼型风帆助推技术日益受到重视。海洋风能可借助风帆结构推船前进,达到节能减排目的,但同时也会产生作用于船体的横摇力矩。风、浪随机载荷联合作用,为风帆船舶在波浪中的动稳性预报提出了新挑战。为此,考虑了多组风谱、浪谱、风向和浪向,采用谱分析法和时域分析法研究了风浪联合作用下船舶动稳性。谱分析法未考虑系统的非线性,时域分析法考虑了横摇回复刚度的非线性。研究发现风谱对目标船舶动稳性影响很小,波浪谱影响较大;针对该文算例,横摇非线性不可忽略。研究结论可为风浪随机载荷联合作用下翼型风帆助推船舶动稳性研究提供理论参考。     

风力机叶片翼型气动特性数值模拟

针对NACA63-215翼型绕流流动建立了二维可压缩湍流模型,利用商业软件NU-MECA进行了相应的数值模拟计算.湍流粘度分别采用基于RANS的Spalart-Allmaras和Baldwin-Lomax两种湍流模型来处理,得出了雷诺数为3×106时,翼型NACA63-215的升力系数和阻力系数随来流攻角的变化关系及压力分布图,并与试验数据进行对比.研究结果表明:Spalart-All-maras湍流模型比Baldwin-Lomax湍流模型在预测翼型失速后气动性能方面更加有效,Spalart-Allmaras湍流模型在大攻角下较易收敛且计算出的翼型气动性能与试验值更接近.     

风帆助航节能船的应用前景

全球能源日趋短缺,发展可再生能源已成趋势,加之对船舶排放严格要求的形势下,推广发展风帆助航船可作为一种较理想的船舶节能减排措施。     

风机塔架与叶片相互作用的数值模拟(英文)

Numerical simulations of wind turbine blade-tower interaction by using the open source OpenFOAM tools coupled with arbitrary mesh interface(AMI) method were presented.The governing equations were the unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) which were solved by the pimpleDyMFoam solver,and the AMI method was employed to handle mesh movements.The National Renewable Energy Laboratory(NREL) phase VI wind turbine in upwind configuration was selected for numerical tests with different incoming wind speeds(5,10,15,and 25 m/s) at a fixed blade pitch and constant rotational speed.Detailed numerical results of vortex structure,time histories of thrust,and pressure distribution on the blade and tower were presented.The findings show that the wind turbine tower has little effect on the whole aerodynamic performance of an upwind wind turbine,while the rotating rotor will induce an obvious cyclic drop in the front pressure of the tower.Also,strong interaction of blade tip vortices with separation from the tower was observed.     

开孔围壳流激振动特性的试验与数值计算研究

对围壳模型进行试验与数值模拟,分析开孔对围壳流激振动特性的影响.首先进行无动力自由上浮试验,在试验中测得了一系列的振动加速度线谱,然后建立与试验相同的数值计算模型,采用大涡模拟法对围壳附近的流场进行了精细的模拟,并将流场的压力作为载荷,运用FEM/BEM结合的方法计算了围壳的流激振动.仿真结果表明,该方法可以清晰的模拟流激围壳振动现象,围壳开孔后会引起流场周期性振荡,从而激励结构振动,产生振动加速度线谱,数值方法计算的振动线谱频率和试验结果接近,平均误差为1.41%.流激开孔围壳振动集中在开孔的导边与随边,尤其是孔腔随边,对这些区域采取控制措施是下一步研究目标.     

Sail–sail and sail–hull interaction effects of hybrid-sail assisted bulk carrier

In a previously reported study, wind tunnel experiments were undertaken to investigate the aerodynamic characteristics of hybrid-sails in isolation. Such sails are seen as providing a worthwhile reduction in the delivered power to the propeller and hence the engine generated thrust, with a corresponding reduction in the CO₂ production of diesel engine exhaust. In this paper, wind tunnel testing is used to investigate sail–sail interaction effects for two sets of four identical hybrid-sails, and the sail–hull interaction effects for the same two sets of four identical sails in the presence of a bulk carrier hullform. The analysis presented suggests that to build a sail-assisted ship requires an appreciation of the sail–sail and sail–hull interaction effects.     

水平轴风力机叶片翼型光冰结冰的数值研究

利用FLUENT UDF(user defined function)对水平轴风力机叶片翼型的光冰结冰进行了数值研究,得到了叶片翼型光冰结冰的形状及增长过程.对结冰翼型气动性能的分析结果表明:相对于洁净翼型,边界层在结冰翼型尾缘提前分离,并产生较大的分离涡,这将减少翼型的升力,同时增大阻力,其最大升阻比下降约40%,严重降低了叶片翼型的气动性能.对结冰的厚度分析表明:最大结冰厚度随着风速的增大而增大,且基本呈线性关系,最大结冰厚度随环境温度升高而降低.     

圆弧型风帆的阻力研究与计算

利用湍流基本定理，导出了圆弧型风帆的计算公式，计算结果与实验相符。     

帆船整体空气动力性能的数值模拟

针对帆船船体与帆翼之间存在空气动力性能相互影响的问题,基于雷诺平均方程和Standard k-ε湍流模型,对帆船的整体空气动力性能进行了数值模拟和分析。首先考虑帆翼在有/无船体两种情况下,计算得到不同攻角下的帆翼升力系数和阻力系数,以及不同相对风向角下的帆船整体推力系数和横向力系数,通过对比验证了帆翼和船体两者的气动力之间存在着较强的非线性干扰。同时建立帆船整体空气动力数据库,在不同相对风向下,根据帆船气动力随攻角的变化曲线,得到帆船整体的最大推力系数,最终生成不同相对风向角下的最佳操帆规则,为帆船驾驶人员实时调整帆角提供理论依据和数据参考。     

指挥台围壳对潜艇尾流影响的计算研究

基于RANS方程利用SSTκ-ω湍流模型计算潜艇尾流场.把围壳划分为进流段与去流段两部分,设计三种新型围壳,并进行数值模拟,采用系列分析方法对尾流品质进行评价.对接合部涡与围壳尾流沿艇体的发展进行了分析.研究表明:光顺过渡的前缘型式较为合理地改变了涡量在桨盘面的分布,有助于改善尾流,光顺过渡的顶部型线可有效抑制梢涡的发生.     

指挥台围壳雷达隐身性数值模拟

对潜艇指挥台围壳在水面航行状态和半潜航行状态下的雷达隐身性进行研究。基于高频法,应用CATIA和MATLAB软件对三元流线型指挥台围壳和传统的直壁式指挥台围壳的雷达散射截面积（RCS）特性进行数值模拟和对比分析,并在此基础上进行雷达发现概率的计算。研究指挥台围壳的探测概率随距离变化的关系和指挥台围壳在2种航行状态下各重点探测角域探测概率的变化关系。研究表明,对指挥台围壳进行三元流线型设计并配合低矮化设计后,能明显改善潜艇指挥台围壳的雷达隐身性。     

水下滑翔机水平固定翼设计

水下滑翔机以其低功耗、低成本和低噪声等优势在海洋科研、环境监测、资源探测和军事侦察等领域具有广阔的应用前景,水下滑翔机主要用于海洋环境长时间、大范围的实时监测,因此要求其具有优良的水动力性能。文章利用Javafoil程序总结了水下滑翔机水平固定平板翼升阻比与翼型参数之间的特征关系,并基于该关系在综合考虑升阻比和俯仰力矩两方面因素后确定了水下滑翔机水平固定平板翼的参数。此外为改善水下滑翔机稳定性,分析和设计了柔性机翼,对水下滑翔机水平固定翼的设计具有一定指导和借鉴意义。