基于多孔介质模型的网衣对波流场影响的数值模拟研究

用多孔介质模型模拟网箱中的刚性金属网衣。基于计算流体力学软件STAR-CCM+,建立稳定的来流作用下刚性网衣对周围流场影响的数值模型,研究水流经过网衣后流场的变化及流速衰减,并与模型试验结果进行比较,验证了多孔介质模型模拟网衣周围流场的正确性。建立了波浪与网衣相互作用的数值模型,分析刚性网衣对波浪衰减的影响以及网衣的波浪透射系数与波浪参数之间的关系,为对网箱内部波流场的研究提供参考。     

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     

多孔介质中波浪传播的高阶Boussinesq方程*

准确模拟波浪在多孔介质中传播变形对于研究抛石防波堤等结构的消能作用是十分必要的。对Laplace方程、自由表面处的运动学方程和动力学方程以及海底运动学方程进行无因次化,且以自由表面处速度势为切点,进行幂级展开,最终给出4个不同的高阶Boussinesq水波方程。在常水深下对这些方程的一维问题进行了理论研究,并将无因次相速度和无因次虚波数与解析解结果进行对比,方程的相速度与解析解吻合程度较好,虚波数与解析解基本吻合,表明高阶Boussinesq方程可用于模拟波浪在多孔介质中的传播变形。     

焊接预测理论和数值模拟技术的发展

介绍了焊接预测理论和数值模拟技术的最新发展和动向,包括焊接熔池中的流体动力学和传热分析。焊接电弧的传热传质过程,焊接冶金和焊接接头组织性能的预测。焊接变形与应力的预测,焊接接头的力学行为以及特种焊接过程的数值模拟等。     

基于δ-SPH方法的多孔潜堤共振反射数值模拟研究

基于δ-SPH方法,通过在控制方程中引入介质阻力项,建立波浪与多孔潜堤相互作用的数值波浪水槽。对比数值模拟结果与物理模型试验结果,发现二者符合良好,验证了数值模型的可靠性。通过数值算例分析,研究了波浪参数、多孔潜堤参数等对双排梯形多孔潜堤Bragg共振反射的影响。研究表明:当入射波长约为2倍潜堤中心间距时,潜堤发生主频共振反射;波浪未破碎情况下,入射波高的变化对共振反射影响较小;降低堤顶水深、增加潜堤中心间距或增加潜堤宽度能够增强共振反射;当梯形潜堤顶宽固定时,主频反射系数随坡度增大而减小,当潜堤底宽固定时,主频反射系数随坡度增大而增大。文章数值模型能够有效模拟波浪与多孔介质潜堤的相互作用,可为工程设计提供参考。     

全垫升气垫船内部流场的数值模拟与改进

应用计算流体力学(CFD)方法对全垫升气垫船气囊内部的气动特性进行数值模拟计算,获得了气囊内的三维流场分布.其中的关键问题是气囊的排气孔壁面的处理,文中采用了多孔介质模型进行近似,针对气囊前后端压力不平衡的问题,分别采用在进气道内设置导流叶片和在气囊通道中设置隔断两种方法使压力趋于平衡,并通过数值试验找出其最佳位置.此外,文章还对实船相似设计的合理性进行了讨论.     

介质黏性对螺旋离心泵内部流动特性的影响

采用国家重点研发计划沉潜油回收项目研发的一款螺旋离心泵作为研究对象,采用数值仿真的方法,探究不同油品输运过程中螺旋离心泵的外特性变化规律。以清水作为对照组,选取常见的2种油品参数,开展计算研究。通过计算发现,在设计工况下,油品1扬程降低4.8%,油品2降低10.6%。随着流量继续增大至70 m~3/h,油品2输送中,扬程降低23%,功率增加了近100%。这表明,黏性系数的增大,导致油品之间的摩擦力增大,进而导致内部压力增大,蜗壳近壁面的速度降低,削弱了流场内速度梯度,消耗了油品获得的能量;同时,油品运动过程中的摩擦力增大,导致泵送系统的功率增加。综上,通过计算分析,获得了油品对螺旋离心泵输送过程的影响规律,为后续螺旋离心泵开展溢油回收工作奠定了基础。     

多孔材料刚度对微铣削加工稳定性的影响

多孔材料的宏观力学性能同时受到构成材料的力学特性和细观孔洞构造特征的影响。在前人对多孔材料力学性能和等效弹性模量研究的基础上,文中着重对多孔材料等效刚度的影响因素和微铣削加工过程稳定性展开分析研究。研究结果表明：多孔材料的刚度与构成材料单元胞的胞壁长度及厚度密切相关,等效刚度随胞壁厚度增加而增大、随胞壁长度的增大而减小;材料刚度直接影响微铣削加工稳定性,刚度大稳定铣削区域变大。此外加工稳定性还受固有频率、阻尼率等因素的影响。该研究为进一步分析多孔材料微铣削加工稳定性提供了理论依据。     

摇摆运动对过冷沸腾传热特性影响的机理分析

通过建立静止及摇摆状态下窄矩形通道内的强迫循环过冷沸腾汽泡动力学效应数学模型,分析摇摆状态下过冷沸腾中的滑移汽泡受力行为,讨论摇摆状态下附加惯性力场对汽泡行为影响的规律。基于分相流模型,分析不同摇摆运动参数对过冷沸腾液相流动传热特性及汽泡运动的影响程度,并对理论研究结论进行试验验证。研究结果表明:当摇摆运动不足以导致强迫循环质量流量发生明显变化时,由摇摆运动引入的附加惯性力及由流道空间位置改变引起的浮力变化均不足以改变汽泡运动的规律,因此,摇摆运动对过冷沸腾传热特性的影响可以忽略,获得的结论可为船用换热器性能评价提供参考。

     

水介质对船冰碰撞结构响应的影响

以极地运输船舶艏部作为研究对象,建立基于流固耦合算法的船-水-冰耦合技术对三维船艏与冰体碰撞的结构响应问题进行了研究,结合非线性有限元软件LS-DYNA对比分析了考虑流固耦合(即有水介质)的船-水-冰碰撞模型和不考虑流固耦合(即无水介质)的船-冰碰撞模型与同质量不同速度的冰体发生碰撞下的结构响应问题,揭示了不同碰撞工况下船舶在损伤变形、碰撞力、速度等方面的变化特征及差异,同时阐述了水介质在船冰碰撞中的作用,可以为极地运输船舶的抗冲击结构设计提供参考。     

冰晶颗粒在极地船壳管式换热器海水管内的分布和融化特性的数值模拟研究

利用计算流体力学(CFD)方法,采用欧拉-欧拉模型和相间传热传质模型相耦合的数学模型,对冰晶颗粒在船舶壳管式换热器的单根海水管内的分布和融化情况进行研究。通过数值模拟分析冰晶在直管和U形管内的分布及融化情况。结果发现:冰晶颗粒主要集中于主流区,且主流区近壁面处比中心处多;相间传质率从壁面到主流区先增大后减小,沿流动方向逐渐增大,而对于U形管,在转弯的地方出现局部相间传质率增大。     

格子阵列引发纵向涡对多孔射流冲击冷却的影响

为提升船用燃气轮机涡轮叶片的内部冷却性能,对双层壁构型中的内腔进行格子阵列化设计,采用三维数值模拟方法对比分析格子阵列结构和光滑结构的流动传热特性.结果表明,格子阵列中形成的有序大尺度强制纵向涡,能够在大幅强化内腔传热的同时,使外腔射流冲击获得更高的初始动量,克服横流影响,强化靶面传热,形成内外协同的强化传热能力.格子阵列能有效改善射流冲击的孔间分配,从而提高靶面传热的展向均匀性.研究结果对涡轮叶片双层冷却构型的优化设计有一定的指导意义.     

水深对沙波紊流特性影响的数值分析

运用FLUENT软件雷诺应力紊流模型(RSM)及SIMPLEC算法,对不同水深下沙波紊流特性进行数值模拟分析,模拟结果与实测结果吻合良好。在此基础上对4种不同相对水深下纵、垂向流速、压强及雷诺切应力分布规律进行研究。研究结果表明:相对水深较大时紊流特性受沙波地形影响较小,只有近底水体受沙波作用;相对水深较小时整个水体都会受到影响。在沙波尺度不变的条件下,紊流强度一般随水深的增加而减小,不同位置处的沙波紊流特性受水深影响程度及变化规律均不同。最大压强水平位置受水深影响的变化规律与再附点基本一致,可将最大压强作为再附点位置的判断依据。     

船用蒸汽蓄热器充汽过程的热工水力特性数值研究

采用考虑汽液两相蒸发与冷凝的两流体模型和热相变模型,基于CFX进行船用蒸汽蓄热器充汽过程热工水力特性数值研究。计算结果表明:充汽过程中,船用蒸汽蓄热器压力、温度均呈快速上升的变化规律;蓄热器汽水空间产生蒸汽射流及涡流效应;两流体模型和热相变模型能够准确描述船用蒸汽蓄热器充汽过程热工水力参数,为船舶蒸汽蓄热器的设计提供技术支撑。     

从产品特性分析、特性识别到关键过程管控的实践

对于有设计开发内容的合同项目,企业应开展产品特性分析,识别出关键特性、重要特性,识别出关键件、重要件,有生产过程的要识别出关键过程;对于没有设计开发内容的生产合同,企业应进行产品特性识别,识别出顾客提出的产品关键特性、重要特性,识别出关键件、重要件,识别出关键过程。做好产品特性分析和特性识别工作,以及后续关键过程的管控工作,将保障产品的最终质量。     

海洋平台桩基安装过程对土阻力的影响分析

提高桩基可打入性预测的精度一直是海洋工程界普遍关心的问题。影响桩基可打入性分析结果的因素有很多,很多学者对此进行了研究,但受到各种因素的限制,对于打桩过程的影响鲜有涉及。针对某海域现场两根试验桩的实测数据、室内试验数据和现场CPT结果,采用波动方程方法对在砂土中进行打桩时的打桩过程对打桩土阻力(SRD)的影响进行了研究。分析结果显示:在砂土中,即使桩径达到2.438m仍然可以形成闭合的土塞;相同土质条件下,打桩过程中不同的锤击能量导致了不同的锤击数,并进一步产生了SRD的差异,这说明打桩所导致的侧阻退化程度与打桩过程有关。CPT方法用于评价砂土中打桩的SRD的精度优于传统方法。在本次试验条件下,对于形成土塞的情况,ICP方法的计算结果偏小。     

附加Kerr介质对级联三能级Jaynes-Cummings模型光场统计的影响

在假设输入光场为单模相干场,原子制备在最高激发态的条件下,运用全量子论方案研究了Kerr介质腔中M andel Q因子随时间演化特点。结果表明:当单光子失谐量较大时,Kerr效应对光场与级联三能级原子非共振相互作用系统的光子非经典统计性质有较大影响。对弱相干输入光场,Kerr效应降低光子非经典统计性质;对强相干输入光场,Kerr效应有助于增强光子的非经典统计性质。     

船坞基坑开挖对底板桩基承载特性影响的数值分析

利用有限元软件ABAQUS,基于实际工程验证的数值分析方法,对地面加套管试桩及船坞基坑开挖条件下底板桩基进行有限元计算,并讨论开挖深度、开挖半径、围护墙的深度和位置等因素对桩基极限承载力的影响规律,取得了船坞基坑开挖对底板桩基承载力影响的基本认识。这些认识对于改进船坞底板桩基设计方法有参考价值。     

水分迁移过程中干湿循环对红土含水率的影响

本文以极端气候条件下对云南红土含水率的影响为背景展开研究,浸泡增湿24h、低温脱湿,用以模拟干湿循环作为控制条件,考虑不同初始干密度下干湿循环次数Ng(0→8次)、脱湿含水率wt(8、10、12、14%)对红土含水率的影响,通过顶部积水垂直向水分迁移试验的方法,研究了不同干湿循环次数、脱湿含水率对云南红土含水率的影响。试验结果表明:在干湿循环作用下,水分迁移开始前,不同干密度下的红土土样含水率随干湿循环次数的增加呈现波动减小的变化趋势;干密度越小,增湿后含水率越大,干密度越大,含水率反而越小;红土土柱的干密度在1.10～1.25g/cm3范围时,随着干湿循环次数的增加,含水率的变化程度最大的是脱湿含水率为10%时,相对较小的是8%、14%;干密度为1.30g/cm3时,土体结构相对密实,干湿循环对其内部结构影响相对较小,因此其含水率变化程度波动不大;在脱湿-增湿-水分迁移作用下,不同干密度的红土土柱,增湿后的含水率随着脱湿含水率的减小(脱湿程度越高)而波动增大的变化趋势。