水平轴潮流能叶轮设计与水动力特性分析

潮流能是海洋可再生能源的重要组成部分,为提高潮流能利用效率,本文基于叶素-动量理论(BEM)方法,给出Glauert涡流设计理论在水平轴潮流能叶轮设计上的应用。采用BEM理论和CFD数值模拟方法对设计的潮流能叶轮进行水动力性能分析,计算其在不同叶尖速比下的功率特性,2种方法的结果表现了较好的一致性。在此基础上,基于BEM理论,进一步分析叶片表面的载荷分布情况,选取叶片沿展长方向的3个不同位置,分析翼段的流体动力特性随速比的变化规律。计算结果表明,潮流能叶轮工作特性满足对功率和效率的要求,说明了设计方法的可靠性。本文的研究成果为今后水平轴潮流能叶轮设计及水动力性能预报提供有价值的参考。     

翼/板结合部涡旋流动结构与壁面脉动压力的大涡模拟研究

壁面脉动压力是湍流非定常特性的重要表征,而且是重要的流体动力声源,所以对于脉动压力的研究已经成为流声耦合研究领域的重要课题。文章采用大涡模拟方法结合动态Smagorinsky亚格子涡模型,数值计算了两型翼/板结合部在不同流速下的湍流脉动压力,并展示了结合部马蹄涡流动结构。通过将计算结果与试验结果进行对比分析可知,数值计算方法能准确地预报湍流脉动压力,从而为理解翼/板结合部非定常流动的物理机理奠定了基础。     

翼身融合水下滑翔机外形设计与水动力特性分析

为了提高水下滑翔机的水动力性能,本文将航空航天领域先进的翼身融合布局引入到水下滑翔机外形设计中,并对其水动力性能进行研究与分析。首先,对比3种具有代表性的水下滑翔机常用壳体形状的几何参数,选用扁平椭球体作为翼身融合水下滑翔机壳体的基本形状;在此基础上,设计出翼身融合水下滑翔机的三维模型;最后,采用计算流体力学（ CFD）的方法对翼身融合水下滑翔机进行仿真模拟并分析其水动力性能,结果表明,采用翼身融合布局的水下滑翔机,其水动力性能得到显著提高。     

翼身融合水下滑翔机外形设计与水动力特性分析

为了提高水下滑翔机的水动力性能,本文将航空航天领域先进的翼身融合布局引入到水下滑翔机外形设计中,并对其水动力性能进行研究与分析。首先,对比3种具有代表性的水下滑翔机常用壳体形状的几何参数,选用扁平椭球体作为翼身融合水下滑翔机壳体的基本形状;在此基础上,设计出翼身融合水下滑翔机的三维模型;最后,采用计算流体力学(CFD)的方法对翼身融合水下滑翔机进行仿真模拟并分析其水动力性能,结果表明,采用翼身融合布局的水下滑翔机,其水动力性能得到显著提高。     

滑行艇和翼滑艇在正横规则波中的线性横摇仿真研究

建立滑行艇和翼滑艇在正横规则波中的二阶线性横摇运动微分方程,并利用前苏联中央流体动力中心ЦАГИ法得到艇体阻力,利用仿真工具Matlab/Simulink建立滑行艇和翼滑艇的横摇运动、阻力及推进系统的综合仿真模型,仿真计算结果表明建立的横摇运动微分方程较为合理,并验证具有前置V型割划式水翼的翼滑艇其横摇自稳特性要比同等吨位的滑行艇优良许多。     

A244空投鱼雷流体动力特性探讨

本文在理论计算与风洞模型实验基础上，给出了Ａ２５５鱼雷的流体动力外形参数与流体动力参数，并对其特性进行了较常深入地分析与探讨。     

大攻角划船桨叶的数值模拟

采用非定常非线性涡格法对小展弦比大攻角薄翼的划船运动桨叶进行了定常、非定常运动数值模拟。通过对计算技巧的改进 ,扩展了非定常非线性涡格法的应用范围。对于极小展弦比 (λ=0 .2 )、大攻角 (α=60°)的薄翼的数值计算表明 ,所做的工作是成功的。计算了不同展弦比的平板、圆弧型桨叶的流体动力特性 ,机翼作简谐运动时的流体动力特性 ;计算了目前广泛应用的赛艇“Big Blade”桨叶的流体动力性能以及运动频率对流体动力性能的影响 ,还讨论了攻角、浸水深度等参数对桨叶流体动力性能的影响。     

短翼理论及其在船舵上的应用

本文推广了布拉哥和费佳也夫斯基的短翼理论,建立了计算短翼法向力、诱导阻力和压力中心的公式,提出了估计临界攻角的方法,重算了矩形平析所受的流体动力。并把此方法应用到位于船和桨后的舵上去,与已有的实验结果和计算数据进行了比较,符合的程度是满意的。     

非线性涡格法计算带端部分离流的船舵流体动力性能

本文介绍了一种计算作用在升力面上流体动力的非定常非线性的涡环格栅法,以均匀流中展弦比为2.4,1.0和0.211的三只舵为例分别作了计算,计算中考虑了端部的分离和尾涡的卷曲。计算结果除了给出舵的流体动力性能外,还确定了尾涡卷曲的几何形状。数值结果与试验结果进行了比较,两者吻合良好。     

Eppler方法控制参数对翼剖面性能的影响

利用Eppler方法进行新型抗空泡翼剖面设计。系统研究了剖面设计参数对空泡性能的影响,并探讨了空泡特性与叶剖面参数(最大厚度及厚度分布)之间的关系。研究了控制参数对翼型剖面形状的影响。根据叶剖面设计理论,给出了剖面性能优化的设计方法以及参数的选择标准,并利用该方法设计出新的翼型剖面,并与NACA系列剖面空泡性能进行对比。计算表明,新的翼型剖面具有较好的空泡性能。     

地效翼艇三维组合翼气动特性计算分析

地效翼布局和翼型选择在很大程度上决定地效翼艇的性能和效能,对地效翼艇的设计至关重要。文章根据地效翼布局和翼型的特点,采用基于升力面理论的镜像法计算三维组合地效翼和简单地效翼在地效区和超出地效区的纵向气动特性参数,分析布局型式和外形参数对地效翼气动特性的影响。得到的组合翼在地效区内外比简单地效翼具有更好的升阻特性的结果,表明组合翼布局适合于掠海高飞型地效翼艇,研究也为地效翼布局型式、外形参数选择以及吹风模型制作提供了依据。     

波浪影响下的地效翼气动特性

地效翼作为提供升力的主要部件,其气动特性决定了地效翼船总体性能。以往针对地效翼气动性的研究过程中,往往忽略了波浪对地效翼气动性的影响,而实际飞行过程中,时刻都受波浪的影响。文章运用计算流体力学方法（CFD）,在不同波浪海况作用下,深入研究了地效翼的气动特性。地效翼船在恶劣海况飞行过程中,受波浪影响飞行升力变化较大,地效翼船飞行颠簸非常明显,其飞行稳定性有一定影响。因此文章针对稳定性较好的“S”型地效翼的气动性开展了研究,研究表明“S”型地效翼具有较好的气动特性。同时对展弦比对“S”型地效翼气动性影响的敏感性进行了研究。研究成果可为地效翼船的设计提供理论支持。     

二维水翼的设计与优化

通过指定沿叶剖面的压力分布或速度分布来设计翼剖面是水翼设计优化的有效途径.在给定二维水翼表面压力分布的条件下,通过已知物体表面的扰动势分布,利用格林定理,建立求解物体表面法向速度的Dirichlet型边值方程.假定一个初始剖面,通过积分得到扰动势分布,利用面元法求解方程得到法向速度.物面边界条件用于剖面的形状修正,利用迭代计算方法可达到设计目标.通过调整压力分布,可对翼型进行优化.文中对对称翼及不对称翼进行设计,并优化设计了剖面A, B和C.     

直翼推进器水动力性能数值模拟

在直翼推进器的工作原理分析的基础上，以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象，利用基于计算流体力学的数值模拟方法进行了建模与仿真，并通过将数值仿真结果与试验数据相比较的方法验证了仿真方法的准确性。在此基础上，对直翼推进器的流场特性、敞水性能、桨叶及整桨载荷等水动力特性进行了分析，为直翼推进器水动力性能预报及桨叶及推进器设计提供了技术支撑。     

翼滑艇快速性、操纵性及结构特性综合优化方法研究

针对翼滑艇的快速性、操纵性和结构特性,提出了一种离线的智能控制优化方法,建立了翼滑艇快速性、操纵性和结构特性综合优化的数学模型,以MATLAB为工作平台,确立了综合优化目标函数,利用遗传算法编制了翼滑艇快速性、操纵性和结构特性综合优化计算程序,并对某翼滑艇的综合性能进行优化计算。     

三维流场下地效翼船巡航状态非线性κ-ε湍流气动的数值模拟

本文提出了一种可以较精确地计算地效翼船巡航状态下气动力的设计方法,应用流体力学中线性和非线性湍流理论并结合有限元法对地效翼船进行了气动性能计算,并结合实验数据对比,可以发现应用非线性湍流理论计算值较为精确.同时又将单算主翼气动性能与计算整体地效翼船数值进行对比,发现单算的主翼气动力大于整体算法的,这主要是未考虑主浮舟等附体对气动力的贡献.作为设计之初可以考虑单算主翼,但随着工作的深入一定要对地效翼船整体气动力性能进行研究,以确定巡航状态下是否提供足够的升力,这是地效翼船设计的关键.在进行整体和单体计算后又进行了不同高度下的气动力分析,分析表明随高度增大地效翼船升力明显减少,并得出适合地效翼船巡航的高度.     

三维流场下地效翼船巡航状态非线性k—ε湍流气动的数值模拟

本文提出了一种可以较精确地计算地效翼船巡航状态下气动力的设计方法。应用流体力学中线性和非线性湍流理论并结合有限元法对地效翼船进行了气动性能计算。并结合实验数据对比，可以发现应用非线性喘流理论计算值较为精确，同时又将单算主翼气动性能与计算整体地效翼船数值进行对比，发现单算的主翼气动力大于整体算法的，这主要是未考虑主浮舟等附体对气动力的贡献，作为设计之初可以考虑单算主翼，但随着工作的深入一定要对地效翼船整体气动力性能进行研究，以确定巡航状态下是否提供足够的升力，这是地效翼船设计的关键，在进行整体和单体计算后又进行不同高度下的气动力分析。分析表明随高度增大地效翼船升力明显减少，并得出适合地效翼船巡航的高度。     

地效翼船运动特性的数学仿真

通过对各种干扰输入信号进行数学描述,建立起基于地效翼船空间运动方程组的数学模型.再以MATLAB为工作平台,采用MATLAB/GUIDE编制地效翼船的数学仿真计算软件.最后利用该数学仿真软件对地效翼船的设计方案进行各种干扰作用下运动特性的数学仿真计算.仿真计算结果表明:地效翼船的数学仿真可以考察和评价设计方案在各种干扰作用下的稳定性和操纵性.     

船体纵横倾对推进轴系支撑轴承润滑动特性的影响

船舶在遇到极端情况时会出现纵倾和横倾状态,影响其推进轴系中径向轴承和推力轴承的润滑支撑动特性,进而影响推进轴系的振动特性。本文以某船舶推进轴系中的油润滑和水润滑径向轴承以及推力轴承为研究对象,针对其在横倾和纵倾情况下的润滑动特性进行计算研究和影响分析。计算结果表明:在工程计算中最少可以只计算2个纵倾角度下的推力轴承动特性参数,再线性外推出其他纵倾角度下的动特性参数;油润滑径向轴承表现为完全流体动力润滑状态,水润滑径向轴承勉强处于流体动力润滑状态;油槽或水槽会使润滑刚度、阻尼和轴心位置随横倾角发生不连续变化。     

振动翼推进性能计算及试验研究

采用非定常边界元法基于格林定理构建振动翼计算模型,讨论相关的构建过程、程序结构;采用时变尾涡面和时间步进法在时域中处理振动翼的尾涡存储效应,在尾涡面上应用等压Kutta条件并通过New-ton-Raphson法进行迭代求解,对在无限域中的振动翼水动力特性进行计算和研究;通过数值计算结果与试验数据对比,证实本方法的有效性。