平板喷气粘性流场数值计算方法研究

针对平板底部直接喷气形成气液混合流的复杂情况,采用Mixture模型与RANS方程相结合的方法建立了气液混合流粘性流场数值计算模型.通过对4种湍流模型、4种网格、3种壁面处理方法进行组合,形成了8种不同的数值计算方法,分析了壁面函数、壁面第1层网格、湍流模型等对数值计算结果的影响,并与试验结果进行对比,获得了可有效模拟气液混合流的数值模型.研究结果表明:采用RNG k-ε湍流模型、标准壁面函数、第1层网格1mm、y+为31～35的计算方案,所得结果可用于平底船底部气液混合流分析.     

半无限开敞水域船舶水动力系数问题研究

在解决三维浮体靠泊的水动力问题时,正确处理浮体和壁面之间的相互作用是分析计算的关键所在。文章运用边界元法和叠加格林函数法对箱型浮体的靠泊问题进行求解,通过与SESAM软件对比分析浮体水动力系数的结果,验证这种方法编写的程序计算结果的精确度。并通过改变浮体与壁面之间的距离,计算壁面对三维浮体的影响,并对计算结果进行分析。     

平板喷气粘性流场数值计算方法研究

针对平板底部直接喷气形成气液混合流的复杂情况,采用Mixture模型与RANS方程相结合的方法建立了气液混合流粘性流场数值计算模型。通过对4种湍流模型、4种网格、3种壁面处理方法进行组合,形成了8种不同的数值计算方法,分析了壁面函数、壁面第1层网格、湍流模型等对数值计算结果的影响,并与试验结果进行对比,获得了可有效模拟气液混合流的数值模型。研究结果表明:采用RNG k-ε湍流模型、标准壁面函数、第1层网格1 mm、y+为31~35的计算方案,所得结果可用于平底船底部气液混合流分析。     

喷水推进器推力预报的两种不同方法比较

概述了喷水推进器推力预报方法,研究了理论分析和CFD两种预报喷水推进器推力的方法.理论分析方法把喷水推进船整体分解成部件进行研究,从数学上描述了船底边界层对进流管道进口动量和动能的影响;结合经验系数建立了推力计算的函数关系式.CFD计算采用壁面积分的方法求取推力.文中所用的这两种方法的计算结果和厂商提供的推力特性曲线都能很好地吻合.文章最后比较了两种方法的优缺点.     

平板壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱的大涡模拟计算分析研究

壁面湍流脉动压力是重要的流噪声声源,对壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱进行数值计算是流声耦合领域的重要课题,开展相应的研究十分必要。文章采用大涡模拟方法（LES）结合动态亚格子涡模型（DSL）与千万量级的精细网格,对平板壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱进行了数值计算,并与试验结果进行了对比分析,验证了数值计算方法的可靠性。首先,介绍了大涡模拟的物理内涵与基本方程,给出了所采用亚格子涡模型的表达式。其次,描述了Abraham试验中矩形试验段的几何特征,给出了网格的剖分形式,并给出了相应的离散求解数值方法以及边界条件的设置。再次,探讨了湍流脉动压力变化规律及其相似律,基于Fourier变换计算得到了湍流脉动压力波数-频率谱,并详细讨论了壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱计算值与试验值之间的差异,进行了定量与定性的验证分析,结果表明,计算结果与试验结果吻合良好,计算方法合理可靠,为今后复杂几何模型壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱的计算研究工作奠定了基础。最后,基于试验和计算结果,比较分析了常用波数-频率谱理论模型,为波数-频率谱的工程应用提供了参考。     

刚性壁存在下的水下圆柱壳结构的声振特性研究

通过引入镜像原理来处理海底或码头壁面处的边界条件,基于Flügge壳体振动方程和赫姆霍兹方程,建立了在海底或码头壁面存在下的半无限域中圆柱壳结构与声场的耦合振动方程,最后利用稳相法得到了远场辐射声压的近似表达式.对海底或码头壁面存在下水下圆柱壳结构的远场辐射声压进行了计算并与无限域中的结果进行了对比分析,研究发现,海底或码头壁面的存在对水下圆柱壳结构的辐射声场有重要的影响.     

增压锅炉火焰图像采集系统研究

增压锅炉是船用蒸汽动力装置的重要组件,对炉内燃烧火焰进行实时监测很有必要.本文通过设计安装接口和密封装置以及彩色火焰探测器,将3支彩色火焰图像探测器布置在前后炉墙的观火孔处,运用专业采集软件摄取炉内火焰图像,并通过图像采集卡将火焰辐射图像保存至计算机中,为进行图像处理、分析和炉膛温度场计算奠定基础.现场试验表明,该火焰采集系统运行稳定,可以对炉内火焰图像进行不间断在线采集.     

近壁面气泡的动态特性研究

基于势流假设，建立气泡与壁面耦合数值模型，运用边界积分法求解，开发了三维计算程序，计算值与实验值吻合良好。从气泡与壁面相互作用的基本现象入手，基于开发的程序系统地研究了刚性壁面附近气泡的动力学特性，其中包括水平壁面及倾斜壁面。研究壁面的Bjerknes效应与各特征参数之间的关系，并将各种工况的计算结果与基于Kelvin—impulse理论的Blake准则进行对比分析及讨论，得出偏射流方向及壁面压力与气泡的特征参数的密切关系，同时给出了Blake准则的适用范围。旨在为相关的近壁面气泡动态特性研究提供参考。     

离心风机流场大涡模拟与管中噪声数值预报

[目的]为开展离心风机振动噪声预报,[方法]首先,对离心风机整个流域进行结构化网格划分,采用大涡模拟(LES)获得叶轮表面随时间变化的脉动力,以旋转偶极子辐射为模型,采用声学有限元方法计算管道中的辐射声;然后,以蜗壳部分的壁面偶极子为辐射源,计算壁面脉动压力辐射声;最后,将数值计算结果与试验结果进行对比分析。[结果]结果表明,蜗壳壁面脉动压力辐射声在低频段高于叶轮辐射声,而在高频段低于叶轮辐射声;数值计算结果与实验结果具有一致性。[结论]所提叶轮辐射声及蜗壳壁面脉动压力辐射声的预报方法可满足工程应用需求。     

考虑底壁面效应影响的三维扑翼推进特性研究

本文采用重叠网格技术对考虑底壁面效应影响下的三维拍动翼的推进特性进行了数值模拟研究,计算时选取的特征雷诺数为1.0×104.数值模拟结果表明:底壁面的存在对拍动翼的水动力特性以及周围的流场结构都产生了很大影响;与无界流场相比,当拍动翼运动至底壁面附近时,将会产生明显的推力增大(高斯特哈尔数)现象,并且伴随着升力急剧增大;此外,由于拍动翼与壁面之间的相互作用,拍动翼周围的涡环变成了半月牙形.本文研究成果可为今后仿生扑翼的样机研制提供技术依据和参考.     

基于CCD的增压锅炉火焰温度及辐射率检测

为实现对炉内火焰温度分布进行实时监测和有效控制以提高锅炉运行的可靠性和经济性,通过接口与密封装置,将3支彩色火焰图像探测器分别布置在增压锅炉前后墙的观火孔内,通过专业采集软件采集炉内火焰图像并保存至计算机中,运用图像处理技术以及基于双色法的火焰温度检测方法得到火焰的辐射温度和辐射率分布图像,实测结果与数值模拟结果吻合较好。不同负荷下试验表明:辐射温度与过热蒸汽温度、烟气压差和燃油压力的变化趋势表现很好的一致性,辐射率的变化趋势则与之相反。     

对红外热象仪所测两相流动壁面温度数据的标定

采用红外热像仪来较精确、非接触、连续地测定了管内气-水两相流温度分布.在实际测温中发现:影响红外热像仪测下精度的因素很多.为了获得满足实验要求的温度数据,用精度为0.5%的热电偶测得管外擘若干点的温度,并依据热电偶的测温标定相同表面辐射条件下红外热像仪对应点的温度值,这样可拟合出二者的函数关系,文中用经验证后的关系式,较准确而连续地测定出管道外壁的温度值,据此得到了管内两相流的起沸点及温度分布.     

弹性背腔穿孔管水消声器有限元分析

为提高穿孔管水消声器的消声性能,利用结构声耦合数值分析模型探究弹性壁与水介质的耦合作用对消声器传递损失的影响,分析弹性背腔腔壁的厚度和弹性模量以及采用弧形背腔时的弧形半径对消声性能的影响。数值分析研究结果表明:较刚性背腔条件下,弹性背腔穿孔管水消声器的低频吸声效果得到明显提高;减小弹性背腔壁的厚度和采用更小弹性模量的橡胶材料,或者采用较小半径的弧形弹性背腔可以降低弹性背腔穿孔管水消声器的吸声频率。同时,吸声效果也得到提高。     

大型船舶艉管轴承结构参数优化设计

推进轴系在船舶动力装置中起着重要的作用,船舶艉管轴承在船舶非正常运行过程中,往往出现高温报警。基于径向滑动轴承的水动力润滑机理,建立了某大型船舶艉管轴承油膜润滑的数学模型,采用超松弛迭代法计算流体动力润滑二维Reynolds方程,分析了船舶艉管轴承间隙比和沟漕位置对轴承承载力的影响。通过对艉管轴承的优化设计,改变了艉管轴承的沟槽位置及轴承间隙,提高了轴承的承载力,该船在再次试航和实际营运中艉管轴承未再出现高温报警。     

钢箱梁板单元件变形火工矫正技术

火工矫正是钢结构领域生产实际中对焊接变形进行矫正的常用方法。本文针对钢箱、梁桥和梁板单元件各类变形形式,详细介绍了加热顺序、位置、温度、形状等火工矫正参数,以及不同变形形式下采用的不同矫正方法,并分别对其矫正工艺进行了阐述。     

胸墙裂缝开展机制及控制措施

针对阿比让港口扩建项目胸墙浇筑后产生裂缝的问题,进行了统计分析和深入研究,发现裂缝具有一再从中部开裂的特征。通过对胸墙内部温度监测以及收缩应力进行分析,寻找减少该类裂缝的途径,发现降低水化热温差和收缩温差可以减少裂缝。现场采用一系列试验,最终得到了较为理想的裂缝控制措施,即换用低水化热的矿渣水泥并加强养护。通过这些有针对性的举措,最终有效地控制了裂缝的产生。指出了胸墙温度收缩裂缝的开展规律,并给出了相应的控制裂缝措施。     

基于正交试验法的舵板缓冲吸能结构仿真与优化

缓冲装置是水下航行体舵板的组成部分,主要通过缓冲管的压溃变形延长复杂流场对舵板的冲击时间和载荷峰值。为分析不同缓冲结构方案的吸能效果,本文基于正交试验法对影响缓冲吸能效果的内管数、内管壁厚和材料类型等3个因子,在不同的水平下进行搭配组合并确定仿真方案。分析结果表明,选用不锈钢材料、内管壁厚5mm的三内管结构对于保护舵板效果最好。通过落锤冲击试验,研究了不同冲击载荷下缓冲管变形吸能规律,同时也对仿真分析模型进行了校验。     

双通线加热的热力学及实验分析(英文)

The present investigation deals with process analysis of oxy-acetylene flame assisted double pass line heating for varying plate thickness. oxy-acetylene flame as the heat source for multi pass line heating to achieve 3-D bending of plates with varying thicknesses was studied. The oxy-acetylene flame was modeled as the moving heat source in the FEM analysis. The transient thermal histories were predicted taking into account the temperature dependent thermo-mechanical properties. A comparative study between single pass and double pass line heating residual deformation was also carried out. The temperature distribution and residual deformations predicted by the numerical model developed in the present work compared fairly well with those of the experimental ones.     

用普林斯顿管测量明槽表面切应力

本文根据Preston管的理论基础——紊流边界层中的“壁面律”,采用自制的Praston管在率定流速的水槽中进行了对比验证,结果由Preston管测得的流速与标准流速吻合很好.利用带静压管的Preston管,测量了连续弯道的床面切应力,通过弯道床面切应力的分布规律进行了初步分析     

火焰图像的数字化探讨

探讨了火焰图像的数字化处理,通过运用数字图像处理技术和光学辐射理论,实现了火焰图像的轮廓、结构和图像参数的提取,同时分析了火焰温度场的三维结构问题,并对轴对称火争提出了一种简化算法。