模型参数对水下两相冲压式发动机内推力影响的数值模拟研究

基于均质平衡流理论,考虑两相混合物的速度滑移,对水下两相冲压式发动机内流场进行了数值模拟,分析了水下两相冲压式发动机的内部结构参数变化对水下两相冲压式发动机内推力的影响。在给定来流速度条件下,发动机内推力随着进水道入口截面直径减小而增大,但是增幅减小,内推力随通气量的变化趋势没有改变;内推力和使内推力达到最大值的通气量最佳值随着进水道出口截面直径增大而增大;内推力随着喷管出口截面直径增大而增大,而通气量最佳值则减小;单独改变发动机进水道、混合室和喷管的长度以及混合室出口截面直径对发动机内推力的数值和变化趋势没有显著影响。     

基于气液两相流解析模型的水冲压发动机推进特性分析

给出了喷管中气液两相流动等温正压模型的解析解。基于该解析模型以及水冲压发动机内流道几何参数,迭代求解了发动机在一系列工况下的推进特性。研究表明,水冲压发动机的推力、效率、比冲随着气相质量流量以及航速的共同提高而提高,单单增加航速或单单增加气体质量流率,都会使得比冲和效率先增后减。单单增加气体质量流率,水流流量减小,推力增加,但是耗气量显著增加。单单增加航速,水的流量增加,推力将先增后减。     

摆盘机水下排气噪声的研究

本文对摆盘式发动机气液脉动两相流水下排气噪声的形成过程和影响因素进行了理论和实验研究，给出了控制水下排气噪声的主要技术途径，并进行了初步实验验证。     

基于两相紊流模型的航道悬移质泥沙运动数值模拟

从两相流的基本方程出发建立了一个研究悬移质泥沙非平衡输移的数值模型。基本方程中考虑了相间相对运动的影响，水相和颗粒相通过相间作用力进行耦合，雷诺方程毒用后k-ε-A，紊流模型封闭。对模型进行验证后将其应用于航道横断面的悬移质泥沙运动数值模拟。     

两相流排气压力脉动的实验研究分析

本文对特种发动机一摆盘式发动机排气管内气液相流脉动状态进行了实验研究，概述了其实验过程，并对试验结果，典型图谱作了分析。其中，着重讨论了摆盘机排气系统的特点，冷却水对排气状态的影响，以及排气压力脉动与发动机振动和水下排气噪声的关系。     

非药式水下爆炸冲击波特性数值模拟研究

非药式水下爆炸冲击波模拟实验可以克服炸药式水下爆炸耗费大、危险性高等困难,对研究水下爆炸冲击波载荷作用下舰艇的动态响应与损伤具有重要意义。本文运用实验与仿真相结合的方法对非药式水下爆炸冲击波特性进行了研究,分析了不同飞片质量、速度及活塞质量对冲击波载荷强度和衰减时间常数的影响规律,建立了预测非药式水下爆炸冲击波初始峰值和初始冲击波衰减时间常数的经验公式。结果表明：水下爆炸初始冲击波峰值与飞片的初始撞击速度成正比,与飞片及活塞的质量无关。初始冲击波的衰减时间常数仅随飞片和活塞质量的改变而改变,飞片的初始撞击速度对其无显著影响。     

余热锅炉灰斗内两相流动的三维数值模拟及结构优化

利用两相流模型对某型余热锅炉灰斗中的流动和颗粒物分离情况进行模拟,分析了灰斗中加入不同角度挡板对流动情况和颗粒物分离效率的影响,并根据挡板角度对不同直径颗粒物分离效率影响的模拟结果对灰斗结构进行优化.计算结果表明：加入挡板的灰斗对颗粒的分离效果优于原来的灰斗,挡板角度不同对各直径颗粒分离效果有很大影响,对锅炉灰斗结构优化具有一定的参考价值.     

内破裂的数值模拟与分析

应用气—波两相流理论，引入计算流体动力学方法中的SIMPLE（Semi—ImplictMethodforPressure－LinkedEquations）方程，并在此基础上进行改进，对压力筒内的内破裂现象进行了系统的研究。本文发展了一套不依赖于试验结果的预报方法，较之以前的理论研究结果有了长足的进展，所采用的模型与假设能用于多种内破裂状况的模拟与预报。本文对一典型的内破状态进行了数值模拟，结合物理现象对模拟结果进行了分析，并与试验作比较。分析结果以一组计算机所绘图形表示，输出结果可作为压力筒结构动力分析的基础，所研制的程序也可作为内破裂问题流—固耦合研究的一大模块。     

大型疏浚泥泵固液两相流场特性的数值模拟分析

基于欧拉双流体模型对绞吸挖泥船大型泥泵进行固液两相流的非定常数值模拟计算,通过对比分析颗粒粒径、颗粒浓度、颗粒密度对两相流线、固相颗粒浓度分布等流场特性的影响,为提高疏浚泥泵的优化设计提供指导。模拟结果表明,颗粒物理特性对液相流线分布的影响较小,随着颗粒粒径增大,液相对固相的带动作用减弱;随着颗粒密度的增大,液相对固相的带动作用未减弱;随着颗粒浓度增大,液相对固相的带动作用增强;随着粒径和密度增大,颗粒分布不均性加强;随着颗粒浓度的增大,颗粒浓度分布均匀性加强,靠近叶片壁面浓度明显增大。对比了两种泥泵流道的颗粒浓度分布,通过叶轮流道的优化设计,可以减少颗粒在流道表面的集聚,降低泥泵磨损。     

内弹道两相流方程的初边值条件个数的研究

对一维内弹道两相流方程进行特征分析，用特征理论和量级分析的方法，对一维内弹道两相流方程的初边值条件个数进行研究，本文所得结论与内弹道两相流数值模拟实践相一致。     

水下爆炸气泡射流作用下固支方板动态响应的数值仿真研究

为研究水下爆炸气泡溃灭发生射流时对结构的影响,借助有限元软件MSC.Dytran对固支方板在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行研究。对底部爆炸和侧面爆炸两种典型情况进行计算,对射流发生时流场情况以及固支方板的响应特点进行分析,认为射流载荷是局部载荷,会引起严重的局部破坏,在近场水下爆炸研究中必须予以重视。     

传统方法在水下相机标定应用中的研究

针对加装保护壳体的水下相机光路较空气中复杂,传统成像模型及标定在水下是否满足工程要求的问题,在带畸变的小孔成像模型中利用传统方法进行了大气和水下的相机标定,验证了两种情况下标定偏差的存在;利用神经网络方法对水下相机标定进行了对比实验,结果显示传统方法在工程应用中的水下相机标定中仍具有优势。     

基于AUTODYN的气泡与固定壁面相互作用数值模拟

阐述了AUTODYN软件模拟水下爆炸气泡的原理及过程,通过球对称模型以及重力场中气泡的实验数据与AUTODYN计算结果的对比,验证其在计算气泡脉动时间和压力等方面的计算精度,并以此为基础研究近壁面水下爆炸气泡的动力学特征以及影响因素,包括无量纲距离对气泡形状的影响,固壁面对气泡最大半径、脉动周期和射流时间的影响,以及近固壁面气泡射流速度及压力的变化等,总结相关规律,为气泡的数值模拟研究提供参考。     

水下爆炸气泡脉动载荷影响因素分析

水下爆炸中的气泡脉动载荷是造成舰船总体毁伤的主要原因,气泡载荷的准确预报对舰船抗冲击设计研究具有重要意义。基于势流理论,建立考虑气泡迁移效应、自由表面效应的水下爆炸气泡脉动模型。通过不同药量和气泡沉深的算例,对迁移效应和自由表面效应这两种影响因素进行比较分析,详细讨论两种因素对气泡脉动的影响。最后,将气泡脉动载荷的数值计算结果与经验公式进行对比和验证,结果吻合良好。算例表明,考虑迁移效应、自由表面效应的气泡脉动模型可以对中场水下爆炸气泡脉动载荷提供较准确的预报。     

自主水下机器人下潜困难问题的数值仿真与试验研究

自主水下机器人在近水面运动时,受到文丘里效应产生向上吸力的影响,使得潜器初始下潜困难,近水面的深度保持能力也受到影响。为了研究水下潜器近水面下潜困难问题,文章运用计算流体力学（CFD）软件对某AUV主体周围流场进行近水面数值模拟。模拟结果表明,影响升力和抬头力矩的主要因素是初始的下潜深度和速度。水域试验表明随着初始下潜深度的增加,AUV 的下潜将变得越来越容易,这与模拟结果相一致。     

水下爆炸冲击波和气泡联合作用下结构响应数值分析

结构在水下爆炸作用下会产生严重的破坏,研究水下爆炸作用下结构的响应特征和规律,并为舰船抗冲击设计提供参考。首先验证了ABAQUS软件模拟结构受水下爆炸载荷作用弹塑性响应的有效性和准确性。然后应用ABAQUS软件计算不同工况水下爆炸载荷作用下结构的动态响应。从应变、应力等角度考察了水下爆炸载荷对结构动态响应的影响。计算结果表明气泡脉动压力是结构产生鞭状响应和整体破坏的主要因素。     

带推力矢量喷管导弹水下发射的流动数值模拟

提出了一种带推力矢量喷管导弹水下发射的三维流体动力数值模拟方法.三维气流场计算基于贴体坐标下欧拉方程,采用NND方法进行数值离散.三维水流场则采用基于势流理论的Hess-Smith面无法.运用混合的欧拉一拉格朗日方法跟踪气、水界面的变化.水流场和气流场的耦合计算通过水气界面处压力和法向速度连续的匹配条件来实现.通过数值实验,研究了燃气泡的三维特征和喷管摆角对流体动力载荷的影响.     

潜艇高压气吹除主压载水舱过程的数值模拟

采用结构化六面体网格对主压载水舱内部流场进行离散化,基于FLUENT流体计算软件,应用VOF两相流模型,对10 m及20 m水深时高压气吹除主压载水舱过程进行了数值模拟,研究了气液两相界面的形成及生长过程,深入分析了水舱排水速率的变化规律,并针对压载水的残留现象提出了实际操艇过程中需要注意的问题。仿真结果与现有文献中实体模型的实验结果吻合较好,均揭示了吹除过程中水舱内部压力及排水速率的波动现象,验证了数值模拟方法的准确性和有效性。为与实际情况相符,还提出了针对入口及出口边界条件的改进方案。     

水下爆炸气泡作用下船体总纵强度估算方法

水下爆炸中的气泡脉动载荷会造成舰船的鞭状运动,对其总纵强度产生很大威胁,是战争中造成船体总体毁伤与丧失生命力的主要原因之一。基于势流理论,推导并建立船体梁气泡弯矩的理论与计算方法,同时综合考虑气泡弯矩、船体静水弯矩、波浪弯矩及砰击弯矩等其他影响因素,建立一套完整的气泡作用下船体梁总纵强度估算方法。通过算例,校核典型工况下多种弯矩同时作用时船体梁的总纵强度。计算结果表明,气泡脉动载荷产生的总纵弯矩具有周期性鞭振特性,且数值大于其他弯矩。在评估舰船总纵强度与生命力时,应充分考虑气泡脉动载荷的影响。     

水下爆炸作用下箱形梁模型响应试验研究

对模拟水面舰船结构的箱形梁模型在水下爆炸作用下的响应进行试验,借助高速摄像机观测气泡脉动过程和结构响应过程,发现箱形梁结构在水下爆炸作用下的响应可以分为三个阶段.不同的爆点位置,气泡脉动能够激起不同振动形式的鞭状响应运动.