柱坐标下多极子展开法及其在波浪与浮体作用方面的应用

本文采用边界元法计算波浪与浮体的作用.边界元法可以把三维问题转化为二维问题计算,这样只需在物体表面上离散单元,从而降低计算的存储量和计算量.但边界元法的局限性在于存储量级和计算量级都为未知量N的平方量级(O(N2)),因此当浮体较大时,随着未知量个数的增加,计算量和存储量都以平方量级递增.本文对水波问题的边界元法在柱坐标下展开,并建立了一个多极子展开法来解决这一问题,使存储量级和计算量级都降低到未知量N的线性量级(O(N)).计算结果表明该多极子展开法在提高计算速度、降低计算机存储量的同时也保证了计算的精度.     

应用于舰载天线电磁兼容性分析的改进多层快速多极子算法

为解决舰载天线间互相干扰的问题,准确预测舰载天线在装舰前的电磁兼容性,在矩量法（MoM）的基础上,引入一种改进的新型算法,该算法应用多层快速多极子（MLFMA）技术, 并构造谱域两步预处理器结合广义最小留数法（GMRES）来加速矩阵矢量乘的求解。应用FEKO软件对某驱逐舰进行电磁建模,使用该算法对天线方向图及天线间的耦合度进行数值仿真。仿真结果表明：这种新的算法相比于原算法计算速度更快、内存占用更低、准确性更高,可显著减少方程组的迭代次数,改善矩阵方程的收敛性。     

快速多极子技术在高阶边界元法计算弹性浮体问题中的应用

随着人类社会对自然资源的需求不断增加,陆地资源逐渐枯竭,海上蕴藏着丰富的石油、天然气、可燃冰等战略资源,是当前世界各国的战略开发重点。由于海上作业平台和舰船等弹性浮体受到海浪、洋流等作用力,导致其结构发生破坏和失效,因此,研究浮体在海上的受力及载荷有重要作用。本文充分结合有限元分析技术和水弹性理论,重点研究了弹性浮体力学分析中,一种快速多极子技术在高阶边界元法的应用问题,对提高海上浮体的水动力特性分析有重要的作用。     

无限区域二维势流直接边界元法精度分析

边界元法作为一种重要的数值方法已在许多领域得到广泛应用,但在船舶水动力势流理论数值计算方面,有关直接边界元法的研究并不充分,尤其是在船舶兴波阻力势流理论求解方面,以往的“面元法”通常是基于Hess-Smith法的间接法,这类方法在理论和数值计算上都存在着缺陷。针对船舶水动力势流理论计算,采用直接边界元法,对二维势流无界绕流算例进行系统的数值计算,并根据二维势流问题的计算结果详细探讨边界单元离散形式和单元上的数值积分方法对计算精度的影响,各项数值计算均以Matlab软件编程实现。结果表明,采用常数单元和龙贝格积分法能够得到较准确的结果,且计算速度较快。     

边界元法几乎奇异积分计算方法及其在螺旋桨性能预报中的应用

边界元法在奇点接近区域进行影响系数计算时,高斯积分法存在几乎奇异积分,易产生误差,影响数值模拟精度.针对这一问题,采用一种四边形单元上的积分转换为4个三角形分别积分再求和的方法,解析地求得影响系数积分,实现了几乎奇异积分的精确计算.将该方法应用于螺旋桨水动力性能预报,计算了螺旋桨敞水性能和定常、非定常工况桨叶剖面压力分布,并与试验值及其他计算结果进行了比较,取得了较高的计算精度.数值算例表明文中所选用的方法是精确可靠的,对边界元法模拟三维绕流场几乎奇异积分的处理有参考价值.     

舰船高频雷达散射截面的快速精确计算

分析大型舰船类目标高频电磁散射特性对未来海战具有重要实用意义.针对当前目标高频电磁散射计算精度有限的问题,在CAD构建舰船表面模型的基础上,用多层快速多极子方法(MLFMA)对舰船类目标进行高频电磁散射截面进行分析.仿真结果表明,多层快速多级子算法能准确快速预估大型舰船目标的高频散射截面,并且具有耗时较少的特点,为高频雷达系统的研究及舰船设计提供有效的参考数据.     

采用双互易边界元法进行三维声场特征值分析的近似函数研究

该文对应用双互易边界元法进行三维声场特征值分析时所用的近似函数进行了研究和讨论.分别以RBF函数、TPS函数和扩展的RBF和TPS函数作为近似函数对一长方体封闭空间声特征值进行了计算.计算结果表明:TPS函数得出的结果与其它函数相比是比较精确的,且收敛速度较快,但高次的TPS函数并没有显示出优势;TPS函数、扩展的TPS函数和RBF函数对于域内点的选取不太敏感.     

水管路消声器声阻抗测试技术研究

文章简要介绍了水管路消声器声阻抗的测试方法,对两端不对称的管路元件—水消声器的四个声阻抗参数进行了测试研究。试验结果显示符合声阻抗变化规律,验证了传递声阻抗的互易性。表明管路元件声阻抗测试方法与试验装置可应用于消声器的声阻抗测试。     

排气消声器声学性能计算

为了考查三维波对消声器声学性能的影响,分别使用一维和三维方法计算消声器的传递损失,并同现有的实验结果进行比较。结果表明,一维理论只适用于截止频率以下的低频计算,而三维有限元法能准确计算任意频率下消声器的声学性能。     

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

将三维时域CFD方法应用于计算和分析水管路消声器的声学性能.对于直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器,在不考虑水的流动时,传递损失的时域CFD方法计算结果与频域有限元法计算结果吻合很好.时域CFD方法进而被用于研究流速对穿孔管消声器消声特性的影响.计算结果表明,介质流动增大了消声器的传递损失,特别是在高频区域;消声器的传递损失随流速的增加而增大.     

斜壁结构的水动力收敛方法研究

在分析波浪中的船舶运动或者计算大型结构的水动力系数时,往往采用时域格林函数方法。时域格林函数的一个重要局限性在于它在计算具有倾斜壁面的水动力系数时,结果很容易发散。时域格林函数本身的奇异性以及高频振动特性显然是水动力发散的一个重要原因。但即使该奇异性通过增加粘性以及表面张力的方式使之消失,计算具有斜壁结构的水动力时,发散现象依然存在。因此,该文提出一种滤波方法,除去时域格林函数的高频部分,留下其低频部分,并定义滤波系数,从而使作用于斜壁结构上的水动力值收敛。通过文中结果与频域兴波格林函数法的比较来确定最优滤波系数。结果表明：最优滤波系数几乎与运动幅值无关,但会受到运动频率以及物面形状的影响。     

船用柴油机排气消声器的声学特性计算及试验验证

三维声学有限元法被用于预测船用柴油机排气消声器的声学特性。单腔、双腔和三腔排气消声器传递损失的声学有限元计算结果和两负载法实验测量结果吻合良好,表明声学有限元法预测消声器声学特性具有较强的适用性和较高的精度。同时分析不同结构形式的排气消声器的消声特性,结果表明,带插入管的双腔和三腔结构形式具有更高的消声量,适合于船用柴油机排气消声器。     

舰船通海管路低频消声技术的研究进展

分析水管路低频消声技术的实船应用环境,指出通海管路在声传播、空间布置等方面存在的特点以及安全性、空间布置等方面的要求。在此基础上,将通海管路低频消声技术分为传统抗性消声技术、气囊式消声技术、水动力弹性板式消声技术以及主动消声技术等4个方面,结合实船环境,详细分析各项技术的优缺点,指出下一步应继续开展的工作。     

空调通风系统消声器设计及试验

加装通风消声器是降低空调通风管路噪声最为有效的方法,针对某空调通风系统噪声特性,设计了一种新型通风系统消声器,并对不同穿孔管穿孔率、吸声材料及包敷层材料的方案组合进行了消声量和阻力损失初步测试,根据测试结果确定了最优样机方案。最优样机在消声室里进行了性能试验,其测试结果满足设计要求。所设计的最优消声器具有消声效果好,阻损低等优点,已批量在实船上应用,并取得了较好的降噪效果。     

MLFMA应用于舰船RCS计算中迭代残差的选择

针对舰船RCS,提出了对多层快速多极子算法(MLFMA)应用于工程实践的改进措施。本文的研究思路与以往的研究者有所不同,另辟蹊径选择了迭代残差作为实践研究的突破口,探索出适合于工程实践的算法运用结论。通过对多个迭代残差值的比较,选择出使计算结果精度基本不变而迭代次数减少的迭代残差值,从而直接提高了计算收敛速度。数值计算结果表明,对于某型舰艇模型来说,0.01是比较合适的值。同时,这一方法对舰船类大型目标的电磁计算也有指导意义和工程实用价值。     

基于CFD的船舶水动力计算收敛性分析

为基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）的单体船型水动力性能计算参数提供参考依据,开展相关的收敛性分析。采用CFD数值计算,分析网格尺度、湍流模型和时间步长对于船舶水动力计算的收敛性影响,提出基于CFD的船舶水动力计算优化参数模型,并以水池模型试验验证所提方案的准确性。采用船长2.83%的非结构化网格进行流体计算域网格划分,采用Realizable k-ε湍流模型,计算时间步长取波浪遭遇周期Te的1/200,可更加合理地模拟船舶在规则波中的运动响应,为基于CFD的船舶阻力与耐波性计算提供确定依据。     

船用柴油机排气消声器模型试验的相似原则

本文将相似理论Π定理应用于消声器的设计中，给出了五个相似准则。这些无量纲数考虑了在船用消声器小尺寸模型试验中消声器的声学、空气动力特性和几何尺度的相似性，并对相似准则中一些物理量进行了讨论。