潜艇流体动力学数值建模研究

潜艇作为海军的重要舰种,具有良好的机动性、隐蔽性和攻击性,是衡量一个国家海上军事实力的重要标志,也是现代化海上战争的重要战略力量。潜艇的三维结构复杂,其尾翼和指挥台的流体动力学特性不稳定,往往会造成潜艇的振动和噪声等负面影响。因此,研究潜艇的流体动力学特性,并在此基础上设计和改进潜艇的机械结构是研究的热点。本研究建立了潜艇的水下运动函数模型,并利用流体力学解析软件Fluent进行潜艇的流体力学数值建模和仿真,对减小潜艇的水下阻力和噪声,提高流体力学性能有一定的指导作用。     

喷水推进轴流泵三元水力设计

基于环量的三元设计方法和计算流体动力学,研究了叶片数、叶片流向环量中心位置与叶片出口边环量对叶轮性能的影响,分析了导叶进口边和出口边环量对喷水推进轴流泵性能的影响,通过合理地控制这些因素,设计了一种效率高、空化性能好的喷水推进轴流泵。在流量为56.2m3·s-1时,泵的扬程为35.9m,功率为21 465kW,效率为92.3%,可见,设计泵的性能优良,效率高。研究结果表明:增加叶片数能够有效减小单叶片转矩,当叶片数从5个增加到7个时,单叶片转矩减小了21%;叶片环量中心靠近出口边,有利于提高叶轮的空化性能,当环量中心从叶片弦长的0.3处移动到0.7处时,叶轮吸力面空化面积减小80%;叶轮出口边环量斜率会影响叶轮效率,当斜率分别为0.8、1.0和1.2时,叶轮效率逐步提高;当出口边环量从0.40增加到0.50时,叶轮的扬程和功率近似线性增加,扬程增加19.9%,功率增加19.5%;随着导叶进口边环量与出口边环量的比值的增大,泵效率先增大后减小,当比值为0.93时,泵的效率最高;导叶出口边环量分布会影响泵的效率、出口不均匀度和出口周向动能,当导叶出口边环量为-0.05时,泵的效率最高,出口不均匀度和出口周向动能最小。     

潜艇流体动力学数值建模研究

受到潜艇前端与尾部结构的影响,潜艇在水下的动力学数值并不相同。动力叙述值的大小关乎着潜艇的结构振动与噪声大到小,直接决定着潜艇的水下安全。因此,提出潜艇流体动力学数值建模研究。首先,对潜艇的相关动力学参数进行建模;其次,对采用的流体动力学模型进行表述;接着,对研究所需的流体噪声参量进行研究,并通过引入动力学控制方程,完成对其参量的优化;最后,通过实验数据,对研究结果进行可行性验证。     

桨毂形状对螺旋桨水动力影响仿真

采用全结构化网格对桨毂进行计算流体动力学(CFD)水动力仿真,验证仿真方法的有效性,研究3种典型桨毂形状对螺旋桨敞水特性、截面压力分布和空化的影响。通过对比分析发现:圆弧形桨毂阻力最小,效率最优,桨毂形状主要影响叶根区域的流动;圆柱形桨毂叶根的压力最小,空化面积最大;圆弧形桨毂的抗空化性能最优。     

耙吸式挖泥船耙头冲水系统喷嘴布局的优化研究

基于计算流体动力学基本理论,分析水射流冲击硬质黏土过程中产生的冲击压力,比较不同喷嘴间距及排列方式对靶物冲击效率的影响。选取单排和双排流场模型,用Fluent软件进行数值模拟,进行网格无关性验证,发现模拟结果与已有的试验数据对比的误差为5.53%。研究结果表明:合理减小喷嘴间距能够增强高压冲水系统对泥沙的破碎能力,单排排列方式时,喷嘴间距L不宜大于126mm;间距过小,高压水射流冲击靶面形成的回流会削弱射流的发展,降低高压射流对泥沙的破碎效率;间距过大,则会导致靶面上两高压射流之间有压力较低的区域形成沙脊。双排时,喷嘴采用正三角形排列,可有效消除沙脊,且双排交叉排列对靶距变化具有较强的适应性。     

某电动车底部后端的降阻研究

文章基于仿真分析的方法,针对某电动汽车的底部后端区域进行了降阻研究。研究发现,当电动汽车后端没有挡板覆盖时,后端零件的压力损失较大,使得整车气动阻力较高。通过增加后端挡板,可以有效改善底部后端的流场分布,改善整车的气动阻力。挡板的角度和高度对于挡板的气动阻力影响较大,在实际开发中需要进行优化。研究表明,当挡板角度为30°、高度为-5 mm时,对整车气动阻力的贡献量最大,整车Cd值降低了0. 005。     

规则波与浮式防波堤相互作用的SPH模拟研究

相较于传统防波堤，浮式防波堤因具有方便安装、可实现水质交换、可在多种环境下施工以及可移动等优点得到了广泛发展。采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法，研究规则波与浮式防波堤的相互作用。首先在空水槽中基于规则波传播算例进行粒子间距的收敛性分析，然后基于验证的水槽模型模拟规则波与单浮体、双浮体的相互作用，并分析了浮体前后波形、浮体的运动及浮体附近的流速场。结果表明，双浮体防波堤相比单浮体防波堤能够显著提升消波性能。     

风场中轨道吊结构流体动力学仿真初探

基于《起重机设计规范》中的结构风载荷计算方法及计算流体动力学理论,运用有限元软件AN-SYS/CFX,对轨道吊结构进行风载荷计算,为风场中结构的真实承载计算提供了可行的方法,所获得的风场流动矢量及结构表面压强梯度计算结果,可为新产品研发提供一定的参考依据。     

永磁同步电机散热仿真分析及优化

在永磁同步电机原始结构的基础上对其进行仿真模型的改进,并对不同的改进方案进行仿真计算和对比分析。仿真结果表明通过对流道结构、传热路径和流量三个方面的优化设计显著降低了电机的最高温度。