升船机卧倒门启闭船舶停泊条件三维数值模拟

升船机卧倒门启闭过程中,船厢内船舶停泊条件研究是升船机水力学的关键问题之一,通过结合RNG k-ε紊流模型、自由液面VOF模拟方法以及模拟物体自由运动的GMO模型技术,对卧倒门启闭过程中船舶停泊条件进行了数值模拟研究,并对船厢内的流场和船舶系缆力进行分析,计算结果与模型试验结果吻合良好。     

对转桨非定常性能的CFD模拟

作为对转桨性能CFD计算研究的一部分,文章基于滑移网格模型,建立了前、后桨非定常相互作用的数值模拟方法,对两型具有不同叶数组合的对转桨进行了敞水条件的计算研究,将非定常推力、扭矩的时间平均值与相应的模型试验值进行了对比。通过非定常滑移面模型与定常多参考系模型(准定常模型)的计算结果之比较,研究了前、后桨相互作用非定常性对水动力的影响,发现:由于考虑了前桨尾涡对后桨桨叶的撞击作用,非定常模型能够比准定常模型更加精确地预报推力及扭矩的时间平均值及脉动量幅值。     

H型尾操纵面模型在潜艇超越运动中的性能分析

为改进十字型尾操纵面Suboff-1模型在超越运动中的横摇现象,通过重叠网格方法与体积力模型对十字型和H型2种不同形式尾操纵面模型进行超越运动数值模拟。通过对运动中不同尾操纵面模型达到预定首摇角时间、超越运动完成时间、最大横摇角进行监测分析,获得改进后的H型尾操纵面在应舵性能、跟从性能、减摇性能上较十字型尾操纵面的优势,并对5组翼面简单的H型尾操纵面模型进行超越运动数值模拟,获得翼面宽度最优解。结果表明H型尾操纵面较十字型尾操纵面在应舵性能上有少量损失但减摇性能大幅增加,最优翼面宽度为艇体平行中体直径的50%。改变尾操纵面形式仅改变尾部涡场部分,对潜艇的隐蔽性能影响较小。     

尾轴架系统强度计算及建模方法

船舶尾轴架系统在设计完成后,需对其结构强度进行计算,使得在船舶航行中不发生破坏。强度计算时为达到更高的精度要求,通常可采用有限元计算方法,在误差较小的情况下,简化计算模型有助于提高计算效率。基于对尾轴与轴毂间连接方式的简化以及模拟尾轴采用单元的不同分别建立了4种模型,在对比不同设计载荷的基础上,选取了载荷及工况进行加载计算。结果表明,有限元计算中,尾轴采用梁单元模拟时,计算出的前尾轴架应力高于采用实体单元模拟,同时在建立模型时需考虑尾轴承刚度的影响以及尾轴与轴毂间的相对滑动。     

模型试验验证WAVEWATCH-Ⅲ波浪演化

选取第三代海浪模型中经典的WAVEWATCH-Ⅲ(Tolman 1999)模型,对无风场干扰下的近岸波浪演化展开模拟。采用江苏科技大学所做的模型试验的地形与工况,与模型试验得出的数据对比分析,验证了计算方法的可行性,为应用此模式进行更深一步的波浪数值模拟提供了参考依据。     

利用缩比模型CFD数值模拟计算舰船舰面空气流场相似准数的影响探讨

舰载航空系统是现代舰船的重要组成部分,舰船空气流场对舰载机起降的安全性有明显的影响,因此,舰船空气流场特性研究对全船总体性能具有重要意义.目前,对舰船空气流场的研究方法主要有实船测量、模型试验及数值模拟等方法,利用缩比模型对舰船舰面空气流场进行CFD数值模拟具有成本较低和周期较短的优点.缩比模型计算需要考虑相似性问题,文章针对此问题从缩比模型的采用、流场模型试验时相关的相似准数影响等方面加以讨论,其中还针对模型试验时不同雷诺数的影响进行了数值模拟计算.     

船体板架-模型冰碰撞模型试验与数值仿真

船-冰碰撞时船体的结构响应是极地船舶结构安全性研究的关键问题。制备非冻结模型冰、采用合理的缩尺比构建船体板架模型、基于合理的监测方法进行模型试验,试验完成后通过数据处理对结果进行分析;再利用相同的结构模型参数进行数值仿真,对比2种船冰碰撞研究方法。结果表明：各测点最大应力以及碰撞力吻合较好,验证了非冻结冰模型与板架力学模型的合理性,数据监测及处理方法的正确性以及所采用的数值模拟方法的准确性。     

基于DES方法的螺旋桨尾涡演化数值研究

采用分离涡模拟(DES)方法对多工况下螺旋桨的尾流场特性及尾涡结构进行数值研究,应用滑移网格技术完成螺旋桨敞水试验模拟,采用Spalart-Allmaras湍流模型封闭N-S方程组。数值计算结果显示:采用DES方法得到的水动力特性结果与模型试验结果吻合度高,DES方法能够较好地捕捉到螺旋桨尾流场中复杂的尾涡结构,螺旋桨不同桨叶产生的梢涡之间的自诱导和相互诱导作用引起尾涡结构形态变化,4叶桨梢涡结构之间会产生2次融合重组,毂涡振荡与梢涡演化之间存在相互干扰作用,不同进速系数下尾涡演化规律基本一致。     

升船机厢内船舶最大纵向系缆力的计算模型

尝试运用人工神经网络原理，建立卧倒门启闭时升船机承船厢内船舶所受最大纵向系缆力的计算模型（NNCM－MLHF－SLC－TGO）；根据岩滩升船机和三峡升船机的模型试验资料对网络模型的性能进行了测试，结果表明，所建立的神经网络计算模型可用于船舶所受最大纵向系缆力的初步预测；同时为升船机承船厢水动力学的研究提供一种新的方法和途径。     

山区河流岸坡稳定性离心模型试验有关问题探讨

山区河流岸坡稳定性研究,涉及岩质边坡稳定性分析、岸坡渗流场计算和水固相互作用等,是典型的流固耦合问题。由于问题的复杂性,采用传统的极限平衡分析法、有限元计算方法很难解决,而采用现场试验的方法往往又会受到经费的限制。因此,采用能客观地反映工程实际和降低试验成本的离心模型试验方法进行模拟,是一种切实可行的研究方法。本研究结合山区河流岸坡稳定性的特点,对试验模型的制作、试验工况的模拟、试验误差的分析和边界条件等因素进行比较分析,提出较为合理的试验方案;并对模型试验的有关问题进行数值计算,为后续的模型试验提供了数据对比材料。     

基于CFD模拟的水面船功率性能预报研究

论文针对水面船CFD标模KCS,进行CFD计算,模拟实船功率性能预报研究。比拟基于模型试验的水面船功率性能预报,开展了船模阻力、螺旋桨模型敞水和船模自航的数值模拟。通过对CFD模拟结果的分析,获得KCS实船的自航因子,并预报了设计航速下的实船功率。CFD计算模拟、分析及预报结果,都与模型试验及基于模型试验的预报结果进行了比较,总体上符合较好。     

抗爆门缩比模型设计方法与动态响应特性

为节省抗爆防护门的试验成本,开展空中爆炸作用下门体缩比模型设计,对空中爆炸作用下的缩比模型进行试验研究,对爆炸响应过程、载荷特性、动态应变和冲击环境特性进行分析。结果表明：原型与模型的冲击波峰值和准静态压力相同,冲量比值为λ;门体主结构未发生破坏,能够保持良好的结构完整性与安全性,未出现较大塑性变形;空中爆炸产生恶劣的冲击环境,容易造成门体内设备发生冲击失效。研究成果可为提高抗爆门缩比模型试验数据的准确性提供一定参考。     

长航道条件下波浪数学模型试验范围的选取

在针对长航道进行波浪数学模型试验时,往往由于模型范围过大而导致计算机无法进行模拟,因此,合理选取航道长度和试验范围就成为工程模型试验面临的关键问题。国内外的以往研究,仅对截短航道进行波浪数学模型试验的可行性有所述及,但针对具体工程模型试验中航道范围的选取方法并未阐述。在反复试验论证的基础上,运用NIKE21-BW波浪数学模型,以锦州港工程为例,提出不同工况条件下截短航道模型试验范围的选取方法。有关研究成果可供港口及航道工程模型试验参考。     

国外大比例潜艇模型试验研究

采用大比例潜艇模型进行试验测试可有效评估、预测潜艇战技性能,从而推进潜艇研制工作。与实艇试验相比,大比例潜艇模型试验具有低成本、无人员安全风险等突出优点。本文将研究国外大比例潜艇模型试验情况,分析未来潜艇大比例模型试验发展趋势。     

面向海洋平台支持船的阻力组合近似模型构建

为了获得更为精确合理的近似模型,在多项式响应面、RBF径向基函数和Kriging三种单一近似模型的基础上构建组合近似模型以实现响应拟合,并以数值函数为例验证组合近似模型的准确性与适用性。以海洋平台支持船的总阻力为研究对象,采用多种试验分析方法进行取样,根据样本点及阻力响应值完成了组合近似模型的构建,并与模型试验及其单一近似模型进行对比分析。研究结果表明：与单一近似模型相比,组合近似模型所得的阻力响应值更接近模型试验结果,能够有效提高计算精度与设计效率,在海洋平台支持船的初步设计中具有较大的应用价值。     

模型尺度下海工船舶月池对阻力性能影响的数值模拟研究

文章基于CFD(Computational Fluid Dynamics)对一艘带有月池的海洋工程船静水阻力问题在模型尺度下进行了数值模拟,计算采用RANS方法,结合VOF方法模拟自由面兴波。从倒圆半径和内壁开孔率两个方面分析了月池构型对船体阻力性能的影响,并将数值模拟结果与模型试验结果进行了对比。结果表明:数值模拟得到的倒圆半径和内壁开孔率对船体阻力的影响趋势与模型试验结果一致,船体总阻力对月池底部倒圆半径比较敏感,但随航速的增加,敏感性降低。相比月池底部倒圆半径,内壁开孔率对船体阻力影响较小。     

水面船自航因子CFD预报研究

针对水面船CFD标模KCS,进行基于CFD计算/模拟的自航因子预报研究。比拟基于模型试验的水面船自航因子预报,文中开展了船模阻力、螺旋桨模型敞水和船模自航的数值计算/模拟。通过对CFD计算/模拟结果的分析,获得KCS实船的自航因子。CFD计算/模拟及分析的结果(包括:船模阻力,螺旋桨推力、扭矩、效率,实船自航因子等)都与模型试验结果进行了比较,总体上符合较好。     

风机基础所受波浪抨击力的数值模拟和实验研究

准确预测风机基础所受到的抨击载荷对风机的设计至关重要。在上海交通大学海洋工程国家重点实验室,通过模型实验研究了在聚焦波浪作用下风机基础所受到的抨击载荷,同时研究了聚焦波浪的不同参数对抨击载荷的影响。此外运用计算流体力学软件FLUENT,通过有限体积法求解不可压缩Navier-Stocks方程和体积分数法捕捉自由液面,在数值波浪水池中模拟了聚焦波浪拍击风机立柱的过程。数值模拟与模型试验的结果吻合得较好。最后将模型实验的结果与各种设计准则中采用的预测抨击力的经验公式进行对比,验证了不同准则预测波浪抨击载荷的有效性。     

平底型高速交通运输艇加装尾插板减阻技术研究

针对平底高速运输艇中高速航行阻力偏大问题,本文采用RANS方法、整体动网格法和HRIC-VOF模型建立了可计算该类艇型中高速航行阻力与姿态的数值方法,计算了尾插板的减阻效果,并从艇体兴波、艇底压力、航行姿态等方面分析了尾插板的减阻机理,最后通过模型试验进一步探索了尾插板的减阻效果及尺寸要求.结果表明,中高速下该艇型加装尾插板的减阻率可达20％～40％.     

国外大比例潜艇模型试验研究

采用大比例潜艇模型进行试验测试可有效评估、预测潜艇战技性能,从而推进潜艇研制工作.与实艇试验相比,大比例潜艇模型试验具有低成本、无人员安全风险等突出优点.本文将研究国外大比例潜艇模型试验情况,分析未来潜艇大比例模型试验发展趋势.