循环水槽推进叶轮近场辐射噪声的数值模拟

为了研究大型循环水槽中推进叶轮的辐射噪声特性,建立了叶轮和管道的模型并进行了数值模拟。采用CFD方法,使用滑移网格方法实现推进叶轮的旋转,研究定常流场中推进叶轮的水动力和声辐射。在叶轮周围和桨轴后部布置一圈环形测点和一列轴向测点,监测叶轮径向和轴向各测点处的压力脉动,通过傅里叶变换得到各测点的噪声频谱。结果表明,推进叶轮轮缘处的噪声大致相同,在低频处声压级呈周期性变化,在高频处声压值不断降低,推进叶轮桨轴后的轴向测点声压随着距离增加而迅速变小。     

循环水槽弯管导流形式三维数值模拟研究

为探讨弯管与导流片形式对流场品质的影响,基于RANS方程结合RNG湍流模型对水平循环水槽的弯管导流形式进行三维数值模拟,对出口处速度均匀性及弯管处压强分布进行比较分析。依据数值模拟结果,将非均匀布置导流片形式应用于实际水槽建造中,结果显示流场品质得到了明显的改进。     

环形水槽二维数值模拟

摘要 运用二维数模方法,得到了环形水槽任一断面上的流场、压力场.通过分析认为,环形水槽可以用来模拟长直水槽.     

循环水槽边壁效应数值修正研究

在循环水槽中进行船模试验时的边壁效应,包括阻塞、浅水和侧壁波浪反射等,会影响测试结果。论文通过非定常RANS数值方法针对排水型高速单体船开展循环水槽边壁效应研究,归纳边壁效应修正公式。通过数值不确定度分析验证了网格的合理性。通过数值模拟的循环水槽与开阔水域中船模阻力的比较,拟合速度增量,得到水深弗劳德数Frh <1时的修正公式。该修正公式反映了阻塞效应、浅水效应以及高速船阻力的特征,循环水槽修正后的阻力曲线与开阔水域的阻力曲线吻合良好。     

从近场测量估算舰船的辐射噪声级

最近，有必要从近场测量来确定海洋舰船噪声的远场特性。虽然，通过运用Ｈｅｌｍｏｌｔｚ积分方程可以从近场测量计算出远场特性，但是，这种方法是不实际的。因为要做到这样，必须要有大量的点。本文给出一个简便的方程来计算海洋舰船的源级，该方程被用来从近场数据估算远场特性，其估算结果与舰船的实验结果取得良好的一致。     

二维潮流数值水槽的桩群数值模拟

为了研究二维潮流数值模拟中桩基的影响，导出了二维潮流桩基数模控制方程组，建立了桩基的二维潮流数值水槽，利用物模试验得出的桩基摩阻系数和桩基附加糙率，并经水溶修正后，对洋山港一期工程桩基码头的潮流情况进行了模拟计算，数值模拟结果与水槽试验结果非常一致，为桩基二维潮流数值模拟技术提供了应用基础和可操作方法。     

三维完全非线性波浪水槽的数值模拟

用有限元求解拉普拉斯方程,采用满足完全非线性自由表面条件的半拉格朗日法追踪流体自由表面,离散单元采用20节点的六面体二次等参数单元,建立了三维完全非线性数值波浪水槽.把数值计算结果与水面初始升高产生箱体内流体运动解析解和二阶斯托克波理论解进行了对比,结果表明该模型是稳定的、守恒的,能精确模拟非线性波浪的产生和传播,为今后研究非线性波浪对船舶等非规则物体的作用提供了参考.     

循环水槽隔板设计与水槽倾斜研究

循环水槽同传统拖曳水池相比具有许多优点,因而日益广泛地应用于船型开发和船舶水动力性能研究。在水槽中设置隔板可以模拟海洋中的分层流,但隔板的迟滞作用必然会对循环水槽计测部流场品质造成一定的影响。为了研究这一设想对流场的影响,数值模拟循环水槽在无隔板、整段隔板以及分段隔板情况下的流动情况。对比结果表明,采用分段隔板形式较为理想。另一方面,循环水槽作为一种基础实验设施,对其计测部的水平度有着严格要求,探讨安装中的误差或投入使用后地基沉降引起的水槽倾斜对计测部流动带来的影响。基于VOF模型,模拟水平及各倾角二维条件下循环水槽计测部的流动情况,结果表明,较大倾角时,计测部波面变化较大,且计测部末端有气泡产生,而在微小倾角时,波面变化不明显。     

循环水槽隔板设计与水槽倾斜研究

  目的  风洞和循环水槽是很重要的流体力学试验设备。为高效地形成风洞或循环水槽的气动力学/水动力学设计方案,开发了基于CFD的风洞循环水槽设计系统程序。  方法  该程序集实体三维建模、网格自动生成、黏性流场求解及CFD计算后处理结果输出等功能于一身,在操作流程上实现从初始参数录入到优化目标参数输出一键操作的设想,用自动化的程序节省修改模型和网格过程所花费的人力和时间成本。通过参考上海交通大学风洞循环水槽对程序进行校验。  结果  结果表明,该软件在风洞的设计及性能预报方面具有很好的可信度和便捷性。  结论  该程序具有一定的理论方法创新和较高的工程应用价值。     

船舶辐射噪声主动模拟技术研究

本文在简要分析船舶辐射噪声时域特征与频域特征的基础上，指出了宽带随机声辐射的难点与解决办法，系统地论述了声场功率谱控制的原理、反馈控制方式和多频段控制技术，介绍了船舶辐射噪声特征提取与模型变换方法及参考谱建库要点，提出了模拟器的实现方案，并通过声场谱图验证了模拟效果。     

船用螺旋桨叶片振动辐射噪声数值分析

  目的  为获得空间不均匀流场诱发的螺旋桨振动随其固有频率的变化关系,进行实验研究。  方法  实验获得两种几何外形相同而材料不同的七叶大侧斜螺旋桨在不同工况下的动应变。实验中的空间非均匀流场由螺旋桨上游400 mm处布置的4阶或6阶尾流窗产生。在尾流窗下游100 mm处布置激光多普勒测试系统,测得流场的轴向速度分布。利用贴在桨叶不同位置的应变片测试系统测得桨叶振动应变。  结果  获得了桨叶振动随螺旋桨转速与尾流窗变化的规律,在均匀来流条件、4阶和6阶不均匀来流条件下,动应变频谱的最大峰值分别出现在轴频、4倍轴频和6倍轴频处。明确了非均匀流场激励下桨叶固有模态对其振动响应的影响,当6倍轴频激励力的频率与塑料桨的固有频率一致时发生共振,桨叶振动的幅度最大。  结论  本研究表明设计人员设计螺旋桨时,除关注其水动力性能外,应考虑其固有频率的影响。     

水下近场爆炸下船体梁鞭状运动数值模拟

基于Ls-dyna的ALE算法,对排水量为5 890 t的船体梁在315 kg TNT水下近距爆炸下的鞭状运动进行数值模拟,分析船体梁鞭状运动过程和药深对船体梁鞭状运动的影响,探究了船体梁鞭状运动与水下爆炸气泡脉动过程在时间上的同步性。研究表明：船体梁的第一次中拱、中垂运动与炸药的第一次膨胀、收缩过程在时间上基本同步,而船体梁的后续中拱、中垂运动与炸药的后续膨胀、收缩过程在时间上稍有延迟;随着药深增大,船体梁的第二次中拱、中垂运动逐渐增大,并在时间上逐渐延迟。     

张力缆系泊浮体的数值波浪水槽时域模拟

为了能够快速真实地模拟波浪与张力缆系泊浮体相互作用问题,基于二维边界元格式建立了线性条件下的数值波浪水槽,并以此为基础对张力缆系泊浮体与波浪相互作用问题进行了时域数值模拟。张力缆的作用以系泊刚度的形式表达。与其他学者的相关研究结果对比表明该计算程序是可靠的,该方法可以为相关海洋工程的设计研究提供有利的参考。     

敷设橡胶圆板近场水下爆炸数值模拟

  目的   为了深入研究敷设覆盖层结构在近场水下爆炸作用下的响应特征,  方法   运用龙格库塔间断伽辽金法（RKDG）、边界元法（BEM）和有限元法（FEM）的耦合计算方法（RKDG-BEM-FEM）,研究敷设橡胶圆板在近场水下爆炸载荷作用下的响应特征;通过与试验得到的湿表面压力、气泡形态等结果进行对比,验证计算方法的有效性,探讨近场水下爆炸气泡在柔性边界附近的响应特征。  结果   研究结果表明,敷设实心橡胶能够缩短冲击波的脉宽,但是更容易出现空化溃灭;敷设实心橡胶对近场水下爆炸气泡的变形影响不大。  结论   研究成果可为舰艇抗冲击结构近场水下爆炸设计提供理论依据。     

舰船辐射噪声模拟技术实现方法研究

为得到逼真的舰船辐射噪声的仿真数据,可通过对典型实测噪声结果数据进行分析,根据特征线谱生成线谱所在频段频谱信号,将其它频段置零,进而在时域重构线谱信号,再利用窗函数法设计出一个具有与其连续谱特性相一致的特定幅频响应的FIR滤波器,在时域重构连续谱信号,从而实现舰船辐射噪声信号重构.仿真结果表明,该方法能够较真实地重构舰船辐射噪声,其结果可作为半实物仿真试验信号源.     

上海船研所循环水槽

本文介绍了我所新建的循环水槽概况及其观测段水速分布均匀度、流速稳定度、流向偏差及自由表面平滑度等基本性能,简要阐明了该水槽选择水平型式与观测段主尺度等理由及设计思想,给出了水槽中进行的船模流线观察、螺旋桨敞水试验和船模阻力等初步试验结果。试验结果表明,该水槽的各项性能指标良好,与国内外同类型的水槽相比,具有一定特色。     

Welander自然循环问题高精度数值模拟

目前主流的热工水力系统分析程序采用一阶差分格式来离散基本守恒方程。一阶差分截断误差大,导致系统分析程序在模拟自然循环问题时计算精度不高。为提高计算精度,本文采用两流体双压力两相流模型高精度数值解法对Welander自然循环问题进行计算分析。数值结果表明,高精度数值解法能有效减小数值扩散,提高预测精度。     

一种典型舰船辐射噪声模拟新算法

基于舰船声特性模拟在仿真实验、模拟训练、声学系统测评、舰船指挥系统方案论证以及在水声对抗中诱骗鱼雷和声呐等方面的广泛应用,针对现有舰船声特性模拟中常用的特定频率响应滤波器参数计算与设置复杂等问题,在分析和研究舰船声学特征的基础上,分别得出其线谱、连续谱的数学模型。通过频域函数拟合,设计一种响应频率与幅度可调且易于实现的FIR低通滤波器,实现对舰船辐射噪声的仿真模拟,并通过与实测舰船辐射噪声声特性的对比,验证仿真方法的有效性。