用伪谱矩阵方法计算平板湍流边界层

作为在理论上研究微气泡减少船舶阻力的前期工作,本文主要用伪谱矩阵方法计算不可压缩平板湍流边界层流动.为了让计算格点(43×43)在湍流区线性底层(y+＜5)和过渡区(5＜y+＜40)有十多个计算点,从物理平面到计算平面的转化过程中需进行伸缩变换.对几种零方程湍流模式进行了计算,通过与前人的经验数据进行比较,表明计算结果是可靠的.     

轴对称回转体的CFD分析及厚边界层理论计算

本文采用CFD计算技术和厚边界层理论的积分法,对轴对称回转体周围的绕流场速度分布、表面压力、摩擦阻力系数以及边界层厚度分布进行了数值分析计算。本文提供了两种方法的计算结果,并与有关文献给出的试验结果进行了比较和验证。对比表明,计算结果和试验结果的趋势基本一致,在一定程度上验证CFD方法和厚边界层积分法的有效性和可靠性。     

时间反演在浅海波导环境中的应用研究

本文基于伪谱方法对浅海波导环境中的时间反演聚焦和时间反演主动声纳进行了计算,给出了声源频率为100Hz的正演和反演声场分布的演化过程。     

系列60船模浅水阻力试验

本文简介了系列60船模浅水阻力系列试验和利用温差代替尺度变化及用C_T～C_(F0)分析试验结果的方法。对试验结果中出现的异常现象提出了疑问,结合波型测量与波型分析以及边界层理论计算的结果作了分析与讨论。     

湍流边界层脉动压力对声强测量的影响研究

实际声强测量时常常存在风流或水流,如在飞机或船舶上进行测量,声强探头将受到湍流边界层脉动压力的影响。如何评估该影响以及如何修正测量结果是人们十分关心的工程实用问题。该文首先简要介绍了建立的由湍流边界层脉动压力诱发声强的理论模型。接着利用现有的湍流边界层脉动压力频率-波数谱模型,对湍流边界层脉动压力及其诱发的声强进行了数值分析。为了验证理论模型及数值结果,设计制作了一套实验装置,对湍流边界层脉动压力及其产生的声强进行了具体测量分析。结果表明,湍流边界层脉动压力的测量结果与数值结果吻合良好,测量得到的边界层脉动压力诱发的声强特性与计算结果也十分一致,但必须注意对测量传感器的空间响应进行修正。     

潜艇的三维厚边界层研究

建立了三维湍流边界层及尾流的动量积分方程,通过算例将计算结果与Gadd的结果进行比较和分析,验证了该方法的可靠性.在潜艇的粘性边界层计算过程中,应用了在势流理论基础上建立起来的艇体表面流线坐标系,对潜艇周围的三维厚边界层进行研究,得到了潜艇边界层及尾流的特征参数,给出了附体(围壳和尾翼)对特征参数的影响.在考虑排挤影响后,艇体采用等价源方法而尾流采用等价假想体法,通过势流计算得到潜艇表面的压力分布.     

湍流边界层的两层模型积分法

湍流边界层的两层模型(TLM)微分法在过去的十几年里得到了迅速发展.然而,目前除了对简单的模型外,还未能得到完全可靠的速度剖面模型.本文针对平板湍流边界层讨论一种新的两层模型积分法,该方法的内层采用壁面率,而外层使用了剪应力呈抛物线分布的Clauser湍流粘性公式.计算结果与1/7幂次律单层模型进行了比较,吻合较好.如果考虑压力梯度的影响,还可以将该方法推广到轴对称和三维湍流边界层中去.     

自流冷却系统引水装置的水力性能研究

为提出先进船舶自流冷却系统引水装置的定量设计原则,参照水泵性能描述方法,提出自流扬程的概念,用自流扬程和附加阻力描述引水装置水力性能。基于伯努利方程和边界层方程的计算分析表明,为提高自流扬程,引水装置吸入口应垂直于来流且高于边界层厚度。基于冲量定理进行计算分析并结合三维仿真计算结果表明,为平衡自流能力和附加阻力,引水装置的入口流速与航速之比宜设计在一定区间内。实船计算结果验证了本文设计方法的正确性。     

自流冷却系统引水装置水力性能研究

为提出先进船舶自流冷却系统引水装置的定量设计原则,参照水泵性能描述方法,提出自流扬程的概念,用自流扬程和附加阻力描述引水装置水力性能。基于伯努利方程和边界层方程的计算分析表明,为提高自流扬程,引水装置吸入口应垂直于来流且高于边界层厚度。基于冲量定理进行计算分析并结合三维仿真计算结果表明,为平衡自流能力和附加阻力,引水装置的入口流速与航速之比宜设计在一定区间内。实船计算结果验证了本文设计方法的正确性。     

含微气泡二相湍流边界层减阻理论计算

利用边界层中注入微气泡降低固体壁面摩擦阻力的方法是一项有实用价值且有待进一步研究的减阻技术.本文以含有微气泡的湍流边界层为研究对象,以气液二相流理论为基础,建立了二相湍流边界层控制方程,在对控制方程进行详细讨论的基础上,利用差分网格法进行了求解,计算结果表明微气泡具有明显的减阻效果.最后对影响减阻效果的因素进行了分析,并指出了今后的研究方向.     

高阶呼吸子式畸形波波形的数值研究

畸形波是一种波高极大的罕见波浪,对海洋平台的结构以及工作人员的人身安全具有极大威胁。由于在开阔海域中对畸形波的观测存在困难,通过数值手段对其波形进行研究具有十分重要的意义。四阶非线性薛定谔方程又被称为Dysthe方程,能够更加准确地描述波浪的非线性演化。该文通过数值求解Dysthe方程,研究了三阶非线性薛定谔方程的高阶呼吸子解(最高至5阶解)的演化过程。提出了四阶离散步长—虚拟波谱法,得到了具有更高守恒精度的数值解。同时,通过坐标变换以及拟合对高阶呼吸子式畸形波的波形进行了深入研究。     

斜坡堤堤后次生波高试验与计算

根据斜坡堤模型试验结果,给出拟合公式。再采用拟合公式、现有规范公式和研究者给出的经验公式,对斜坡堤不同堤顶高程下越浪产生的堤后次生波高值进行计算。对比计算结果与试验结果,可知拟合公式与试验结果最为接近;分析其他公式计算结果不吻合的原因。结果可为其他允许越浪斜坡堤在堤顶高程设计时的堤后次生波高计算和模型试验提供参考。     

Analysis of ship–ship collision damage accounting for bow and side deformation interaction

This paper presents a procedure to analyse ship collisions using a simplified analytical method by taking into account the interaction between the deformation on the striking and the struck ships. Numerical simulations using the finite element software LS-DYNA are conducted to produce virtual experimental data for several ship collision scenarios. The numerical results are used to validate the method. The contributions to the total resistance from all structural components of the collided ships are analysed in the numerical simulation and the simplified method. Three types of collisions were identified based on the relative resistance of one ship to the other. They are denoted Collision Types 1 and 2, in which a relatively rigid ship collides with a deformable ship, and Collision Type 3, in which two deformable ships are involved. For Collision Types 1 and 2, estimates of the energy absorbed by the damaged ships differ by less than 8% compared to the numerical results. For Collision Type 3, the results differ by approximately 13%. The simplified method is applicable for right angle ship collision scenario, and it can be used as an alternative tool because it quickly generates acceptable results.     

船用螺旋桨鸣音的研究

本文根据某船螺旋桨的噪声测量和激振试验结果,描述了螺旋桨鸣音的特点和产生鸣音的机理。 为了预报实桨的鸣音,按照作者提出的模拟条件,在空泡水筒中进行了模型试验。 文中还提出了几种消除鸣音的方法。经实船试验,证明这些方法是有效的。     

Research on vibration and near-field sound radiation of ring-ribbed cylindrical shell coated deadening and decoupling materials

The research on structural vibration and sound radiation of underwater ring-ribbed cylindrical shell, which is coated with a kind of deadening and decoupling materials, becomes a focus in recent years. This paper analyzes the problem on two aspects: model experiment and numerical calculation. The model experiment is carried out including three cases firstly, in which the structural vibration response and radiating acoustic field are measured respectively, and the results gained in these three cases are analyzed to discuss the effect of reducing structural vibration and radiating noise of the deadening and decoupling materials. The coupling FEM/BEM and the SEA methods are both used in numerical calculation, i.e. the arithmetic of the coupling FEM/BEM method is adopted to calculate the low frequency characteristics and the SEA method is adopted to calculate the medium-high frequencies characteristics of the model. By comparing experimental results with numerical calculation results, it is proved that the algorithm adopted in this paper is reasonable.     

高桩+板桩复合式结构的内力分析方法

对高桩+板桩复合式结构进行内力分析，通过采用SAP2000和PLAXIS有限元分析软件建立不同的计算模型，得出每种模型下高桩和板桩结构的弯矩、轴力、剪力和位移等计算结果，并对结果及其产生差异的原因进行分析。结果表明：仅采用SAP2000的分析模型因高估了土体对板桩结构的支撑作用，其内力计算结果偏小；仅采用PLAXIS2D的分析模型因忽略了高桩结构的变形，其内力计算结果偏大；而采用这两种软件迭代计算的分析模型与PLAXIS 3D模型的计算结果接近，说明该计算模型的结果与实际情况较为吻合。     

水翼复合小水线面双体船低阻特性的数值分析

为了获取高速航行的复合船型的阻力,基于Star-CCM+软件平台,考虑到航行姿态变化的影响,通过求解RANS方程和船体运动方程,采用DFBI的方式实时监控船体受力,在运动稳定后得出船体的航行姿态及阻力。本文选取一定速度范围内的水翼复合小水线面双体船进行数值计算,并和模型试验进行对比,计算结果与试验数据吻合较好,较适合该类船型的阻力估算。     

复合垂直防波堤基础稳定性实验研究（英文）

A series of 2D model tests were conducted to assess the foundation stability of composite vertical breakwaters. In this paper, the results from the experimental study are presented conjointly with a formula to estimate the stability number of foundation, which is the most important parameter for evaluation of foundation stability of such structures. The influences of wave height, wave period and the berm width on the stability of composite breakwaters with different armor stone sizes were investigated. Forty-five tests were performed to cover the influences of these parameters. According to the present research, berm width is a significant parameter concerning erosion of armor foundation. As the berm width increases, the amount of berm erosion decreases. Comparisons are made between results of present study and the estimated stability number proposed by Kimura et al.(1994), which is extension of Tanimoto formula. Results show that the later formula underestimates the stability number. However, by applying an enhancement factor about 1.7 meters to Kimura et al. formula, results correlated with the present experimental results..     

水下机器人运动控制与仿真的数学模型

本文首先确定了水下机器人六自由度空间运动模型，为了便于在控制与仿真中应用，本文借助matlab平台，将水下机器人的六个自由度的方程转换为矩阵乘形式，然后结合水下机器人的环境仿真，推力器仿真，舵翼仿真，建立了水下机器人六自由度运动记真器。最后用该仿真器进行了运动仿真，仿真结果与海上试验吻合得很好，表明该仿真系统是符合实际的，该仿真系统采用一种普遍实用的数学模，精度较高，适用于任何类型的水下机器人，对研究水下机器人操纵与控制有很大现实意义。