基于RANS法和边界层理论预报三维船体阻力

基于船体阻力成因和分类,应用二因次RANS法并结合EFD技术为研究手段,研究了船体各阻力成分和兴波波形,考虑边界层第一层网格高度对数值计算结果的影响,通过数值模拟计算和兴波波形比较,分析表明第一层网格无量纲高度y+值充分影响数值结果精度,总阻力在高傅汝德数下其数值误差有增大趋势,同一航速下摩擦阻力值随y+增加略微增大,剩余阻力值却明显减少,且自由面兴波随傅汝德数增大首部波高愈发明显,船中及尾部区域兴波向外扩散,船首尾肩部开尔文波系明显且波峰后移,其趋势与EFD波形一致,具有实用性。     

无壁面参数低雷诺数桩群阻力计算研究

桩群阻力的理论研究水平等,对于单桩绕流阻力特性尚未彻底研究清楚,而群桩有着不同于单桩的独特力学特性,其影响因素众多,关系错综复杂,所以寻求桩群阻力简化计算方法成为该领域内的一种主流。借助于循环水槽物理模型试验数据结果建立无壁面参数边界层模型,用于计算低雷诺数桩群绕流阻力,该模型的显著特点是工程实用性强,由于不考虑壁面参数,即简化了计算过程,同时计算结果也令人满意,计算值与实测数据的最大误差低于10%。     

用大涡模拟方法研究湍流边界层流动噪声

利用大涡模拟方法,对刚性光滑平板上充分发展的低马赫数湍流边界层流动进行了数值模拟.在此基础上将时一空变化的湍流流场信息作为近场声源,运用Lishthill的声学类比理论计算了边界层辐射噪声.文中讨论了偶极子、四极子对噪声的贡献,通过对比它们的功率谱密度,认为壁面剪切应力(偶极子)是湍流边界层辐射噪声的主要来源.     

超疏水性表面上的流体滑移及其减阻应用(英文)

文章从边界层理论出发,探讨了超疏水性表面的微观结构模型,分析了流体的滑移长度对粘性阻力的影响机理.通过水槽和水洞的实验,研究了超疏水性表面在不同流动条件下的减阻特性.实验结果表明:在低雷诺数流动下,最大减阻量可达到8.76%,在高雷诺数流动下,最大减阻量可达到2.63%.     

基于粒子群和蚁群算法的边界层微分方程求解

沿竖壁自然对流边界层微分方程组速度和温度均耦合,在打靶法中应用Newton求根的方法解对应的相似性微分方程组时对初值选择要求较高,在根值附近收敛变慢.将微分方程边值问题转化为初值问题求解的打靶过程可看作优化设计问题,用优化设计算法求解.将基于生物群信息传递规则和觅食规则提出的粒子群算法和蚁群算法应用到打靶法的求解过程中,并与其它优化算法计算结果进行了比较.结果表明,粒子群算法和蚁群算法用于沿变壁温竖壁自然对流层流边界层微分方程求解是可行的,计算过程稳定,对初值选择不敏感.     

Thermal Model for Square Lithium-ion Battery Pack

首先通过最小二乘法对方形锂离子电池组中单体电池的比热容、流道材料的导热系数和自然冷却条件下的综合换热系数进行了估计;然后根据热边界层理论确定了强制冷却条件下电池冷却流道表面局部综合换热系数的计算式;最后根据电池组的结构特点和冷却方式,建立了电池组的一维瞬态传热模型.该模型能根据电池组当前的环境温度、运行负荷、冷却强度和初始荷电状态实时预测电池组中各单体电池的运行温度.在Arbin试验台架上测量了144V/8A·h方形锂离子电池组在不同运行工况下单体电池的温度分布,并与模型仿真结果进行了对比,结果表明模型仿真的最大误差不超过1℃,满足混合动力系统性能仿真和电池组管理策略优化的精度要求.     

沟槽面减阻效果影响因素及减阻机理的分析

采用雷诺平均N-S方程和RNG k-ε湍流模型计算V型沟槽面的湍流边界层流动和粘性阻力,研究了沟槽尖峰形状和雷诺数对减阻效果的影响规律,初步分析了沟槽面减阻机理.指出:沟槽尖峰处的圆角半径越小其减阻效果越好,沟槽斜面中下部的壁面应力随着圆角半径的减小而降低,但尖峰处的局部壁面应力会随之增大;来流速度对沟槽减阻率的影响很大,对于一种尺度的V型沟槽,存在着一个具有较好减阻效果的来流速度范围,而沟槽面在沿来流方向上的布置位置对减阻效果的影响非常小;沟槽尺度对减阻效果很剧烈;沟槽尖峰处生成的二次涡是产生减阻效果的根本原因,二次涡的强弱与沟槽减阻率的大小紧密相关.     

一种新型有压力梯度的平面层流边界层理论——机械能耗损积分法

提出了一种新的有压力梯度的层流平面边界层理论，可称为机械能耗损积分法，它是由两部分理论所组成的：第一部分包括不可压缩流体的应力微分方程以及从中导出的层流平面边界层流速与切应力分布的理论公式，式中包括一无因次型参数或相似准则P，P的数值表征不同层流平面边界层的流速与切应力分布第二部分包括动量与动能积分方程以及由它们导出的机械能耗散积分方程和层流平面边界层厚度的理论公式。本理论同所有积分法一样，采用了横向流速为零的假定，但扬弃了普兰特假定，因而其压力梯度的使用范围不受约束，对忽略横向流所导致的理论误差，利用机械能耗损系数进行了修正，因而可取得较高的精度．对零攻角层流平面边界层的试算表明：其型参数P=-1，其流速分布与半槽道流相似，存在一顺压梯度而非现有理论所假定的为零压梯度，所有计算结果与实验比较在未修正前其误差不超过5％，在修正之后不超过1％。本理论采用了微分法与积分法各自的优点，是分析严谨、结构简便、计算精确的适用于任意压力梯度的层流平面边界层理论，其计算方法还可推广应用于湍流平面边界层。     

周期加肋夹芯透声窗的声呐自噪声特性研究

以舰船声呐罩透声窗的低噪声设计为背景,针对周期加肋夹芯平板和平行腔体组成的简化声呐罩模型,采用Fourier变换方法和功率谱密度函数,建立加肋夹芯透声窗受平稳随机湍流脉动压力激励产生的声呐部位水动力自噪声的计算方法,数值计算肋骨几何尺寸和间距等参数对声呐自噪声的影响.研究结果表明加肋透声窗在湍流脉动压力激励下产生的声呐自噪声,取决于声呐罩的空间滤波特性.肋骨引起的波数迁移,使透声窗与湍流脉动压力的传输峰值分量发生空间吻合共振,明显增大声呐自噪声.加肋夹芯透声窗的弹性波传播截止效应,部分抵消肋骨产生的空间调制效应,可降低声呐自噪声5 dB～10 dB.     

通过微气泡控制湍流边界层减阻的研究与进展

本文介绍了微气泡减阻的研究现状，阐述了湍流状态下微气泡减阻机理，对平板、轴对称体和船模等典型微气泡减阻试验做了简述后，总结了微气泡减阻理论研究的成果及相关的数学模型，最后介绍了微气泡减阻在实船上应用的现状和前景。