网格划分及其不确定度研究

对水面船舶阻力性能数值计算中网格不确定度开展了数值计算与试验研究。以三体船中体为计算模型,基于CFD软件FLUENT,分析了船体表面网格尺度大小、第一层网格节点到船体表面的距离、网格节点分布比例系数三个因素对船体阻力计算的影响。通过改变各个网格因素,对不同网格进行了数值计算,最后将计算结果与试验结果进行了对比,分析了不同的网格划分方式对计算结果的影响,从而得到了一套比较可行的船模数值计算网格划分方法,为船模数值计算网格划分提供一定的参考。     

基于重叠网格的船舶运动计算方法研究

文章应用重叠网格技术和单相Level-set捕捉自由面方法,结合数值造波技术和六自由度运动方程,形成了基于RANS方程的船舶运动响应数值计算方法,并在中国船舶科学研究中心自主研发的船舶专用粘流计算软件OShip上实现。应用该方法计算了DTMB5512船模在迎浪规则波中的运动响应,并通过对计算得到的船模运动时历曲线进行傅里叶变换,提取其运动的幅值和相位,得到了不同航速下船模垂荡和纵摇运动的频响曲线,所得结果与试验结果吻合较好。     

船模阻力试验不确定度评定改进技术研究

首先分析了当前船模阻力试验不确定度评定现状，针对存在的问题，给出了评定湿表面积不确定度的新方法，通过戴明(Deming)推广的最小二乘法的引用，解决了两个变量都存在误差的线性回归中的不确定度评定问题，最后通过分析随机误差限的特性，给出了处理随机误差限改进方法。     

CFD不确定度量化方法研究综述

  目的  旨在定量分析验证与确认（V&V）方法对有限空间内部空化流动求解的准确度描述的适应性,对文丘里管内不同空化数下的流动进行大涡模拟（LES）,用以实施V&V方法,并扩展该方法的应用范围。  方法  首先,采用大涡模拟结合Zwart-Gerber-Belamri （ZGB）空化模型对不同空化数下文丘里管内部的流动进行数值模拟;然后,采用基于五方程的V&V方法,计算不同工况下进出口压力比和各监测点压力系数的准确度阶数及数值基准值;最后,计算大涡模拟的验证不确定度,以及与模拟值和试验结果的对比误差进行比较,完成确认过程。  结果  结果表明,在3种空化数下,进出口压力比这一全局量的验证不确定度均较低,且均实现了对应不确定度水平下的确认。除空化数σ=0.263时x/D_th=9及x/D_th=13监测点处压力系数的验证不确定度较高且未实现确认外,其余监测点各工况下压力系数验证不确定度均较低,均实现了对应不确定度水平下的确认。  结论  基于五方程的V&V方法能很好地反映文丘里管内部流动大涡模拟的误差,但计算资源消耗偏大,需进一步改进有限空间内部空化流动大涡模拟的V&V方法。     

基于ISO GUM的螺旋桨敞水试验不确定度分析方法研究

基于国际标准和国家计量规范中的ISO GUM不确定度分析体系开展了螺旋桨敞水试验不确定度分析方法研究,梳理了敞水试验的主要不确定度源并建立了测量模型.对各输入量的灵敏系数进行了推导,形成了完整的敞水推力扭矩测量不确定度分析方法.在此基础上,结合典型螺旋桨标准模型敞水基准检验试验开展了不确定度分析,同时采用蒙特卡洛不确定...     

基于自由自航模回转试验的不确定度分析

为评定船舶操纵性试验结果的可信度,基于ITTC 7.5-02-06-05的指导意见,对船模回转试验的不确定度进行分析。基于自由自航模回转试验方法,对某型船进行重复性试验,获取试验相关的不确定度。数据分析结果表明,在置信区间为95%、置信因子为2的条件下,船模试验回转直径的不确定度为4.9%,结果可信,具有一定的工程应用参考价值。     

船模拖曳阻力试验不确定度分析

本文用不确定度分析方法对船模拖曳阻力试验的精度误差、系统误差及这些误差的合成误差引的不确定度上极限提供数据估计，     

基于蒙特卡洛法的实船功率性能试验不确定度分析

针对实船功率性能测量与分析涉及因素多,难以通过传统GUM法对修正得到的理想状态功率与航速结果进行不确定度评价的问题,提出基于蒙特卡洛法的实船功率性能不确定度分析方法,分析实船功率性能试验中的主要不确定度源,依据ISO15016数据处理方法建立测量模型,以大连海事大学教学实习船"育鲲"轮为对象分析实船功率性能试验与不确定...     

电磁辐射干扰试验的测量不确定度评定

详细地分析了利用吉赫兹横电磁波室进行小体积的受试设备(EUT)电磁场抗扰度的试验调试的不确定度。     

基于重叠网格方法的楔形体入水抨击数值模拟

流体和浮体相互作用是海岸及海洋工程急需研究的热点问题之一。文章基于OpenFOAM建立二维数值水槽,利用VOF(Volume of Fluid)方法来捕捉自由表面,通过使用重叠网格方法来描述流固耦合作用。利用建立的数值模型模拟了楔形物块的垂向和斜向入水抨击过程,对比了不同状况下的抨击压强分布,分析了水平速度对抨击压强分布的影响。模拟结果与理论解吻合较好,表明了该模型能够合理地模拟物块与水的相互作用问题。     

基于重叠网格方法的水轮机非定常水动力数值仿真

[目的]为了研究海流环境条件下水轮机的非定常水动力性能,[方法]采用基于重叠网格的动态流体固态相互作用(DFBI)方法,对水轮机在不同来流条件下的非定常水动力性能进行仿真分析。[结结果]研究结果表明:采用基于重叠网格的DFBI方法可以实现在启动过程的起步、加速和稳定3个阶段对水轮机转速、力矩和流场等瞬态参数进行监测;水轮机获能系数Cp在设计流速1.2 m/s附近出现峰值0.24,在流速动态变化条件下,水轮机的平均获能系数约为0.181,与设计流速为1.2 m/s时的获能系数相比下降了约33%。[结论]采用的基于重叠网格的DFBI数值仿真方法能够对实际海流情况下的水轮机被动旋转水动力特性进行监测,对实际工程设计具有较好的参考价值。     

基于维度分析的多维随机变量误差不确定度评定方法

为了探究《测量不确定度表示指南》（GUM）和蒙特卡洛法（MCM）对不同维数对评定结果的影响,以平面直线度（五维）、空间直线度（七维）、圆柱度（十维）随机变量输入为例做正态分布随机变量输入误差不确定度评定,并改变输入随机变量的分布类型,观察评定结果的变化。提出区间不重合率的概念,由MCM和GUM各自包含区间端点的绝对偏差之和与GUM包含区间端点值之差的比值来表示,描述MCM和GUM包含区间的一致程度。结果表明：当输入随机变量为正态分布时,平面直线度误差不确定度GUM、MCM和自适应MCM结果一致性较好,空间直线度和圆柱度误差不确定度GUM、MCM和自适应MCM的评定结果一致性较差,随着维数的增加,区间不重合率逐渐增加,一致性逐渐降低;当输入随机变量为均匀分布时,平面直线度、空间直线度和圆柱度误差不确定度GUM、MCM和自适应MCM的评定结果一致性差,且区间不重合率同样随着维数增加而增加,GUM评定结果可信度逐渐降低。     

基于重叠网格技术的主动式水翼数值模拟研究（英文）

In marine engineering, appendages such as fin stabilizers and/or T-foils are made to rotate and to reduce the motion of ships.Research on the hydrodynamics of ships fitted with active appendages has significantly improved the design and control of such ships. However, most studies focus on fixed rather than rotating appendages, thereby ignoring the hydrodynamic unsteadiness of active appendages. To enhance the reliability and precision of the numerical simulations, we propose the use of overlapping grids for simulating advanced catamarans fitted with a pair of rotating T-foils under each bow. The fundamental purpose of the overlapping grid technique is to realize information exchange via regional overlap sharing in each subdomain of the computing domain, instead of using the method of boundary sharing, thus greatly alleviating the difficulty of generating the subdomain grid;moreover, the technique guarantees the quality of the subdomain grid. Within the main computational domain, a subdomain was allocated to accommodate the T-foil. Overlapping meshes near the interface between the two domains enable information flow during the simulation; the overlapping grids are updated at every iteration step because the subdomain rotates. The instantaneous trim and sinkage responses of the catamaran to the T-foil rotation were reproduced. From the moment the active T-foil stopped moving, there was no change in the ship's sailing attitude, indicating that the response was in real time. By comparing with EFD data, the numerical results showed reasonable agreement, indicating the feasibility and effectiveness of the technique in simulating the hydrodynamics of ships fitted with active appendages.     

螺旋桨空泡脉动压力试验不确定度分析

参考国际拖曳水池会议(International Towing Tank Conference,ITTC)推荐规程,对螺旋桨空泡脉动压力试验的不确定度进行分析.根据脉动压力试验流程,确定试验过程中的误差源;根据不确定度传递函数,确定误差源对试验结果的影响.基于某油船的螺旋桨对3种工况进行10次重复性试验,并通过误差源分...     

船模阻力数值水池试验不确定度评估

文章针对水面船模阻力数值水池试验,开展了不确定度分析与评估研究。不确定度分析中,验证方法和流程基于正交设计和方差分析方法,确认方法和流程基于统计推断理论。以水面船标模DTMB5415为对象,进行了船模阻力数值水池试验不确定度分析评估的实例计算,给出了对数值试验结果有重要影响的试验因素和交互作用以及各类不确定度分量的大小,并提出了降低船模阻力数值试验不确定度的建议。     

船舶操纵性自航模试验不确定度分析

船舶操纵性自航模试验是评估船舶操纵性能的重要技术手段,试验的不确定度是检验模型试验结果的重要标尺,是模型试验数据分析的一部分.国际上尚未形成完整的操纵性自航模试验不确定分析方法.论文以ITTC推荐的操纵性自航模试验不确定度分析导则为基础,采用ISO-GUM方法构建操纵性自航模试验不确定度分析方法,并以一艘集装箱船为研究...     

拖曳水池船模阻力试验不确定度分析

为了提高拖曳水池船模试验精度和便于相互交流与比较,第22届和23届国际船模试验池会议(ITTC)都推荐世界各国水池在给出试验结果的同时,也给出试验结果的不确定度.文中给出一艘玻璃钢标准船模在江苏科技大学拖曳水池进行重复阻力试验的情况,采用了ITTC建议的不确定度估计方法,对该船模的船型因子(1+K)、湿面积(S)、傅汝德数(Fr)进行了不确定度分析,给出了分析结果.并且计算出在试验速度下各阻力系数Ci的偏差限、精度限和总不确定度,对试验结果进行了综合分析.     

循环水槽船模阻力试验不确定度分析

[目的]采用试验流体力学(EFD)和计算流体力学(CFD)方法研究流体力学,都存在不确定度分析的问题。针对循环水槽船模阻力试验开展不确定度研究,分别分析精度极限、天平标定和数据采集过程中引起的不确定度。[方法]针对循环水槽所特有的、来流不均匀度和湍流强度难以通过EFD方法求解不确定度的敏感系数,根据上海交通大学循环水槽的实际情况建立相关数学模型,采用CFD模拟得到来流不均匀度和湍流强度对总阻力的影响,应用不确定度理论得到相应的不确定度分量,对CFD计算的不确定度进行专门分析。[结果]结果显示:在CFD不确定度分析中,修正和未修正的计算结果均得到了有效确认,表明利用CFD模拟开展研究可行;循环水槽船模阻力试验合成相对不确定度为1.91%,湍流强度对阻力的影响最大,起主导作用,在设计循环水槽时应尽可能降低湍流强度;由不均匀度引起的不确定度分量,以及由精度极限、天平标定和数据采集过程引起的不确定度分量均不大。[结论]采用CFD方法分析EFD不确定度的一些分量,具备可行性和一定的借鉴意义。     

传感器测量不确定度的卷积评定方法

传感器作为测试系统的首要环节,其测量不确定度对测试结果影响最大。为此,分析了传感器主要不确定度来源,讨论了传感器测量不确定度常用的评估方法的优劣。针对当前传感器测量不确定度评估存在问题,提出了采用卷积原理来评定传感器合成不确定度的一种新方法,并运用MATLAB实现了该方法;最后以称重传感器作为实例验证了该方法的有效性。