载人潜器阻力性能的数值计算和模型试验及船型优化

采用多块结构化网格对某载人潜器模型周围计算区域进行网格离散,采用Realizable k-ε湍流模型对潜器周围绕流场进行数值模拟.在船模拖曳水池中进行载人潜器模型不同艏向角和垂直上升及下潜航行时的阻力试验.将阻力的数值计算结果与试验值进行对比,两者的偏差在可接受范围内.考虑载人潜器主体的舯纵剖面的二维外形,用多岛遗传算法对其粘性流场的阻力数值计算结果进行船型的一体化优化,得到二维阻力最小的优化外形.将舯纵剖面外形的优化结果应用到三维载人潜器主体,比较优化前后的主体阻力.数值计算结果表明,载人潜器主体外形优化前后阻力的优化收效在30%以上.     

斜拉桥拉索风-雨致振动(Ⅱ):参数研究

为探讨斜拉桥拉索风-雨致振动的影响因素,基于修正驰振模型,利用空间模型测试的气动力系数,对斜拉桥拉索风-雨致振动的气动力参数、运动参数和结构参数进行了研究.气动力参数包括水路形状、风向角和索径等,运动参数有索的初始状态、水路运动等,结构参数为索的频率、阻尼和质量.研究表明,气动力参数和运动参数将影响拉索风-雨致振动的最大振幅响应,改变发生风-雨致振动的风速范围.     

横向位置对桥上挂车气动特性的影响

在行驶过程中的汽车稳定性、安全性和舒适性会受到侧风的严重影响,因此,侧风稳定性成为汽车空气动力特性的一个重要组成部分。文章以挂车车身为研究对象,采用CFD数值模拟对侧风作用下的汽车气动特性进行了研究,考虑风速、车辆位置以及车辆所受的合成风偏角对汽车气动特性的影响,计算挂车发生侧倾、侧滑的临界风速。结果表明,挂车位于横向不同位置时,在侧风的作用下其气动特性会发生改变,进行车辆的安全性分析时车辆气动力系数应考虑车辆的位置以及车辆所受合成风偏角的影响。     

高速车辆气流噪声计算方法

随着发动机、传动系和轮胎等其它噪声的降低以及车速的不断提高, 高速车辆气流噪声变得越来越突出, 因此研究和降低气流噪声已成为控制高速车辆噪声的关键之一。通过求解广义Lighthill方程, 得到了适合车辆行驶工况的气流噪声积分计算公式。根据车辆的实际工况, 对气流噪声计算公式进行了分析, 明确了在车辆气流噪声中偶极子源噪声占主导地位, 表面脉动压力是车辆气流噪声的主要声源。在此基础上, 对车辆气流噪声某些特性进行了讨论和试验     

新型耐磨耐压拖链电缆的结构设计

  目的  拖链作为海洋平台上的管线防护设备,是海工装备研发的关键技术之一。为研究拖链的拓扑关系及其结构强度,以某大型拖链的设计为对象进行研究。  方法  首先,根据内链与外链间的铰接关系和内链板上的铰接孔与圆弧形槽之间的几何尺寸关系,对拖链进行拓扑分析,以得到影响拖链回转半径尺寸的因素,即拖链旋转角和节距。然后,运用ANSYS Workbench对拖链的结构强度进行分析,得到拖链在空载时的结构响应。并在此基础上保持原有边界条件不变,增大材料密度来模拟拖链承载时的受力状态,最终得到极限承载力。  结果  结果表明,拖链回转处的铰接轴承受的应力最大。  结论  通过分析,验证了该拖链设计在海洋平台上的应用具有较高的可靠性。     

喷水推进器功率特性与航速相关性研究

  目的  针对“适配于螺旋桨的船尾线型+泵喷推进器”构成的船舶泵喷推进系统,提出一种基于统计学习的实船快速性预报新方法。  方法  以某大型水面船舶泵喷推进系统为对象,通过神经网络学习典型推进泵的推力系数图谱曲线,综合运用船−桨配合时的  Objectives  Aiming at the replacement of propellers behind surface ships with pumpjet propulsion systems, this paper introduces a novel method for predicting full-scale power performance based on statistical learning.   Methods  Pump performance maps originating from the neural network learning of existing pumpjet thrust coefficient maps and matched to a ship's drag line from model tests are used to determine the pumpjet's full-scale power performance behind a large surface ship. To validate its precision and availability, traditional complete model tests including the ship model drag test, pump model open water test and ship-pumpjet self-propulsion test are completed to determine the full-scale benchmark power performance under different ship speeds.  Results  The prediction errors of the pumpjet's rotation speed, thrust and power under different self-propulsion ship speeds from 18 knots to the design point of 30 knots are smaller than 5.4%, with no more than 2% from the design condition. As for the ship-propulsor interaction amplitude, the surface ship-pumpjet subsystem lies between ship-propeller interaction and ship-waterjet pump interaction with a thrust deduction coefficient approaching zero. From this point of view, the pumpjet propulsion system behind a surface ship can be recognized as a transitional stage from the propeller-shaft configuration to the waterjet propulsion system.  Conclusions  The method proposed herein can predict the full-scale power performance of a pumpjet propulsion system behind a ship while advancing pumpjet propulsion system design and applications for new large-scale surface warships.     

高速列车首排风阻制动板气动特性研究

为了改善风阻制动板制动效果,基于高速列车空气动力学建立四节编组高速列车数值仿真模型。采用FLUENT软件,通过三维、定常、可压缩Navier-Stokes方程以及k-ε两方程湍流模型,开展对风阻制动板制动力的研究。结果表明:风阻制动板在高速列车紧急制动时可以提供较大制动力。首排风阻制动板提供的制动力最大。首排制动板位于头车流线型车身尾端制动效果最佳。随着首排制动板位置的推后,制动力先减小,紧接着保持不变,然后缓慢降低,最后趋于稳定;同时头车的阻力以及列车的总阻力会持续降低,最后趋于稳定。首排制动板的最佳位置是头车流线型车身尾端。     

车身简化模型中A-立柱和后视镜风噪的试验研究

为研究车身A柱和后视镜的风噪,建立汽车简化模型。基于气动声学风洞试验,设计了外形配置不同的5种模型。以A计权声压级和语音清晰度为评价指标,对侧窗外表面、远场和车内风噪展开对比分析。结果表明:A柱涡区域内高频风噪衰减较快;方形A柱对后视镜风噪具有明显掩蔽作用;后视镜风噪中存在压力级峰值,对应特征频率随风速升高而增加;随风速升高,各模型车窗、远场和车内风噪均明显增加;偏航时,车窗风噪在全频段内表现出迎风侧降低、背风侧升高的趋势,远场风噪与车内风噪在不同频段展现相同趋势。     

CFD在轿车造型设计上的应用

对某轿车进行了数值模拟,分析了扰流板对整车流场结构和尾流场涡系结构的影响,成功地模拟了气流分离和拖拽涡现象。车身后部的速度矢量图,较清楚地显示了轿车后部尾涡的形成及演变过程,揭示了尾涡特性对空气阻力的影响,研究结果对改进车型,减小尾涡,降低空气阻力有一定的指导作用。     

CFD数值仿真在高速列车设计中的应用

高速列车的空气动力特性不仅关系到列车牵引效率,而且还影响旅客乘坐舒适性和列车运行安全性。本文介绍CFD数值仿真在高速列车设计中的应用:采用Airpak软件对列车空调通风系统进行数值仿真,采用Fluent软件对列车水箱中水的晃动问题、列车外流场以及二维流线型列车模型的远场气动噪声进行数值仿真。对空调通风系统的仿真结果与实验研究进行对比,计算与试验的良好一致性说明采用的CFD模型是可靠的;水箱晃动计算的压力波提供的水箱壁屈曲分析与实际情况基本吻合。