船用风帆流固耦合研究进展

船用风帆与空气流场的相互作用属于典型的流固耦合问题,近年来受到高度关注,研究船用风帆的流固耦合力学行为对风帆的结构优化设计和船舶的动力性能提升具有重要意义。为全面了解当前船用风帆流固耦合问题的研究现状,该文从数值模拟和试验研究两方面对现有相关文献进行了梳理：从空气流场、风帆结构、流固耦合3个方面对所采用的数值方法进行了归纳总结,从全尺寸和缩比模型试验2个角度对现有试验方法进行归类分析;通过对比不同研究方法的优缺点,分析和探讨了船用风帆流固耦合未来的研究方向。     

舰船舰面空气流场的CFD数值模拟探讨

CFD技术已经广泛应用于舰船水流场的分析计算研究领域,而在舰船空气流场研究中的应用趋势正在逐步增强,目前国内在该领域的研究工作还处于起步阶段.从现代舰船气流场的研究发展现状、舰船空气流场CFD数值计算方法的选用以及实例数值计算,探讨了数值模拟舰船气流场的可行性,并通过将计算实例的数值计算结果与其对应状态的风洞试验结果进行对比分析,验证了计算结果的合理性,结果显示,利用CFD工具在定常条件下对舰船空气流场的模拟计算方法是可行的.     

田湾核电站海域潮流场数值模拟

采用MIKE 21水动力模拟软件建立了田湾核电站海域平面二维潮流数学模型,利用该模型对该海域的潮流场进行了数值模拟。根据数值模拟结果,对田湾核电站海域的潮流场特征进行了分析。建立的模型可以用来模拟研究各种工程方案实施前后的潮流场,也可以为局部模型提供边界条件。     

焊接熔池数值模拟的研究现状

对焊接熔池的流场热场的数值模拟这一领域进行了综述,分析了对焊接熔池进行数值模拟的发展过程和现有研究模型中存在的问题,为进一步研究提供指导.     

涡流场中波动鱼形体推进特性数值模拟

基于动网格技术,采用商业软件Fluent对涡流场中波动鱼形体的推进特性进行数值模拟研究。通过在鱼形体上游布置一个方柱模拟涡流场,考察方柱与鱼形体之间的距离对鱼形体推进特性的影响。数值计算结果表明,根据鱼形体与方柱相互作用的不同,可将方柱的尾流场分为3个区域。结合鱼形体周围的涡流场结构、速度和压力分布云图,从流动机理的角度对数值预报结果进行解释。     

矩形结构以一定倾角砰击水面所引起的流体动力特性分析

本文采用VOF和动网格方法、考虑限制水域边界条件的约束因素，利用CFD商业软件FLUENT通过求解脉冲砰击压力作用下具有自由表面限制水域上的Navier-Stokes方程来分析与观察一定倾角的矩形结构从一定高度自由落下砰击限制水域的水面所引起的三维流体动力现象，并与无倾角的矩形结构撞击有限水深水域的水面所引起的三维水面波动和水下压力场变化问题做对比分析。数值模拟结果表明采用本文所提出的数值方法可以对大型结构作用于封闭或开放水域的水面所激发起的水面波动和水下压力场变化进行有效的数值模拟。这一数值方法为工程上分析大型结构砰击限制水域水面所产生的水动力现象提供了一种实用的手段。     

高桩码头地震场作用下的阻尼自修正法三维数值模拟

阻尼系数的选取对地震场作用下高桩码头的动力响应分析有较大影响。本文首次提出了地震场作用下动力学数值模拟模型的阻尼自修正法,有效确定了桩—土—结构整体模型的阻尼系数,采用损伤开裂混凝土本构模型,模拟了地震场作用下高桩码头的动力响应过程和裂纹开裂过程,并将数值模拟结果与现有规范计算进行对比分析。研究表明:阻尼系数自修正法,避免了靠经验等选取参数的经验性,使高桩码头在地震场作用下的动力响应模拟更科学。     

船艇机舱空气流场数值模拟研究

某船艇机舱温度过高,影响到乘员的健康与动力装置的动力性能.因此,对舱内空气流场研究十分必要.建立了机舱几何模型以及舱内空气流动的数学模型,采用k-ε方程湍流模型对舱内的湍流流动进行描述,对机舱内空气的速度场和温度场进行了三维数值模拟与分析,并对温度场的模拟结果进行了实验验证.验证结果表明,模拟值与测试值最大相对误差为9.2%,其精度能够满足工程需要,该数值模拟方法可用于机舱内空气流动的分析研究.     

带附体潜艇尾流场的数值模拟与验证

对美国DARPA潜艇模型SUBOFF尾流场进行了数值模拟,采用湍流模型k-ε、k-ω与壁面函数相结合,直接求解RANS方程,并将计算结果与试验结果进行了比较分析,验证了数值方法的可靠性。在此基础上将SUBOFF模型改变为“X”型尾翼,对其尾流场进行了数值模拟分析。     

对抗智能鱼雷的声学模拟数学模型初步研究

基于智能声自导鱼雷在不同的源一场关系条件下的目标识别及其反对抗措施,初步研究了对抗智能鱼雷的机理方法,提出了水声对抗器材在不同的目标距离场(目标远场与中、近场)诱骗智能声自导鱼雷的声学模拟数学模型.     

焊接熔池数值模拟的研究现状

对焊接熔池的流场热场的数值模拟这一领域进行了综述，分析了对焊接熔池进行数值模拟的发展过程和现有研究模型中存在的问题，为进一步研究提供指导。     

基于声模拟理论的水下自由射流场噪声预报

喷水推进器喷注噪声是潜艇重要的水下噪声源.该文旨在研究类似的水下自由射流场噪声机理和预报方法.构造了声模拟理论和CFD方法相结合的算法;详细推导了Lighthill声模拟理论噪声预报的原理;用Reynold 平均法采用κ-ε模型对水下自由射流场进行数值模拟,并以此作为近场声源;随后,运用Lighthill声模拟理论对远场噪声进行预估,并分析自由射流场声辐射机理.     

碟式分离机罩壳冷却结构仿真优化

对碟式分离机罩壳冷却结构进行研究,以理论分析为基础,采用有限元软件进行数值模拟仿真计算,分别对转鼓与罩壳之间腔体和机身机盖内夹层冷却结构进行建模;以实际工况为边界条件,对其内部空气和水的流动进行热流场仿真计算,得到温度、速度矢量以及压力等分布云图。试验结果表明:该研究方法可有效指导碟式分离机罩壳冷却结构设计。     

人/椅系统外流场的数值模拟

采用数值模拟方法对典型钝头体模型二维半圆柱外绕流进行数值模拟,并将数值模拟结果与实验值进行对比、修正;再应用于人/椅救生系统外流场的计算,并对计算结果进行分析、讨论,提出系统设计时工程指导意见。     

不同风舷角下的航空母舰气流场特性研究

航空母舰气流场变化的研究对航空母舰的总体设计以及舰岛构型布局具有重要意义。本文基于RANS法对不同风舷角下的航母气流场进行数值模拟,同时也采用了Isherwood经验公式对其风载荷进行计算,并将数值模拟结果与经验公式对比,考察RANS法及Isherwood法对航母风载荷预报的适用性。结果表明,RANS法能够获得相对合理的数值预报结果,而Isherwood法在部分风舷角下的适应性较差。本文还分析了不同风舷角下的航母气流场特性。研究表明,航母外飘舷台和舰岛等结构的绕流场在一定风舷角下会发生强烈的相互影响。本文的结论对航母气流场的研究及总体设计有一定的参考价值。     

基于DES方法的螺旋桨尾涡演化数值研究

采用分离涡模拟(DES)方法对多工况下螺旋桨的尾流场特性及尾涡结构进行数值研究,应用滑移网格技术完成螺旋桨敞水试验模拟,采用Spalart-Allmaras湍流模型封闭N-S方程组。数值计算结果显示:采用DES方法得到的水动力特性结果与模型试验结果吻合度高,DES方法能够较好地捕捉到螺旋桨尾流场中复杂的尾涡结构,螺旋桨不同桨叶产生的梢涡之间的自诱导和相互诱导作用引起尾涡结构形态变化,4叶桨梢涡结构之间会产生2次融合重组,毂涡振荡与梢涡演化之间存在相互干扰作用,不同进速系数下尾涡演化规律基本一致。     

SA与MILES模型在SFS2舰船空气流场中的模拟应用

为了研究SFS2的舰船空气流场特性,分别利用N-S方程和MILES方法对SFS2空气流场进行数值模拟,其中RANS方程的求解中应用了SA湍流模型,并与风洞试验结果进行对比。计算结果表明,SA和MILES模型均能得到与风洞试验变化规律相同的时均流场结果,但MILES对尾流场的预测精度相对更高,且能得到空气流场的瞬时特性,用于更精确地分析舰船空气流场。研究表明,当改变两种计算模型来流速度时,流动结构基本一致,船体表面压力系数分布几乎一致。     

基于粒子群遗传搜索算法的水下结构内部激励力源识别（英文）

文章针对水下弹性结构,提出一种识别结构内部激励力源的匹配场处理方法及基于结构辐射声场的广义拷贝场概念,并提出采用粒子群遗传融合搜索算法对最优力源强度进行匹配搜索。以水下自由声场中的单层圆柱壳体为研究对象,采用数值计算方法建立了结构辐射声场传递函数拷贝场,并对匹配搜索算法进行了数值仿真分析。在消声水池中进行了水下单层圆柱壳体辐射声场测试,将测试结果与拷贝场进行了匹配处理。仿真结果与试验结果均表明,这种力源识别匹配场处理方法可以有效地针对结构内部的力源强度进行分析排序,利用匹配识别的结果进行辐射噪声预报时,预报精度很高。     

基于粒子群遗传搜索算法的水下结构内部激励力源识别

文章针对水下弹性结构,提出一种识别结构内部激励力源的匹配场处理方法及基于结构辐射声场的广义拷贝场概念,并提出采用粒子群遗传融合搜索算法对最优力源强度进行匹配搜索。以水下自由声场中的单层圆柱壳体为研究对象,采用数值计算方法建立了结构辐射声场传递函数拷贝场,并对匹配搜索算法进行了数值仿真分析。在消声水池中进行了水下单层圆柱壳体辐射声场测试,将测试结果与拷贝场进行了匹配处理。仿真结果与试验结果均表明,这种力源识别匹配场处理方法可以有效地针对结构内部的力源强度进行分析排序,利用匹配识别的结果进行辐射噪声预报时,预报精度很高。     

基于旧码头改造的钢管板桩结构静力分析

结合国内某港区散杂货泊位改造工程,对基于高桩码头改造所产生的新建钢管板桩结构进行数值分析。首先,建立数值模型,将传统板桩码头前墙结构受土压力作用的数值计算结果与理论计算结果进行比较,验证数值方法的准确性;其次,基于此数值方法建立研究土体边界选取的三维数值模型,分析土体的边界范围对码头结构应力的影响;最后,对钢管板桩结构进行运营荷载作用下的三维数值模拟,对结构的应力及位移进行分析。通过数值模拟及理论分析发现:在钢管板桩结构数值模型中,当土体边界达到60～80 m时,可以忽略土体的边界效应;在码头面设计荷载作用下,新建结构所受土压力和产生的位移小于传统的板桩码头结构。