Evaluation of added resistance in regular incident waves by computational fluid dynamics motion simulation using an overlapping grid system

A computational fluid dynamics simulation method called WISDAM-X was developed to evaluate the added resistance of ships in waves. The Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) equation was solved by the finite-volume method and a MAC-type solution algorithm. An overlapping grid system was employed to implement rigorous wave generation, the interactions of ships with incident waves, and the resultant ship motions. The motion of the ship is simultaneously solved by combining the solution of the motion of the ship with the solution of the flow about the ship. The free surface is captured by treatment by the density-function method. The accuracy of WISDAM-X is examined by a comparison with experimental data from a container carrier hull form, and shows a fairly good agreement with respect to ship motion and added resistance. Simulations were also conducted for a bow-form series of a medium-speed tanker to examine the effectiveness of the WISDAM-X method as a design tool for a hull form with a smaller resistance in waves. It was confirmed that the WISDAM-X method can evaluate the added resistance with sufficient relative accuracy and can be used as a design tool for ships.     

三轴汽车前后轮角输入时的响应特性

本文详细推导了三轴汽车线性二自由度模型的运动微分方程，分析了汽车对前后轮角输入时的移居记响应特性。从汽车动力学的角度讨论了前后轮转应具备的比例关系。该方法同样适用于其它多轴汽车的建模分析。     

水位快速变动下边坡稳定性分析

水位快速变动的库区边坡内渗流场的变化是引起边坡失稳滑动的一个重要因素。渗流场的变化一方面降低了滑带的抗剪强度参数,另一方面影响其应力场,从而导致滑坡破坏。取一理想边坡,通过FLAC3D数值模拟软件,计算得到：上升过程中安全系数随时间的变化表现为上升下降型,随水位的变化表现为下降上升型;下降过程中安全系数随时间、水位的变化都呈现为下降上升型,下降工况对边坡稳定影响最不利。     

考虑螺旋桨体积力的水下机器人水动力特性仿真

为在初步设计时预测ROV的水动力性能,使用CFD技术进行分析,以ROV模型为例,最大程度地保留ROV内部的构件,使模型更加接近真实状况。分别计算ROV在不同工况下的阻力、不同漂角下的横向力和转艏力矩以及添加体积力模型之后的螺旋桨流场状况,很好地模拟出ROV周围的流场,并与已有的试验数据进行对比。结果验证了CFD水动力仿真的可行性和准确性,并还可预测ROV在螺旋桨作用下的进速等,对ROV设计具有实际的参考价值和指导意义。     

轨道横向动力特性振型叠加法分析

本文对包括两根钢轨、轨枕、道床的点支承欧拉梁轨道横向振动力学模型,用振型叠 加法进行了分析,得到了20一500比频率范围内的位移响应.它与轨道实际情况有良 好的一致性。计算结果表明,本方法分析频率范围广,计算量小,是分析软道横向动力 特性的有效方法。      

40t轴重ZK1—G型转向架的研制

介绍了40t轴重ZK1—G型中交叉支撑单元制动铸钢三大件式转向架的主要技术特征、技术参数和结构,对其轮轴组成强度、侧架和摇枕强度及动力学性能进行了计算。线路动力学试验结果表明,该转向架的各项动力学性能均满足相关要求。     

独立旋转车轮变轨距转向架

简要介绍了国外现有的变轨距转向架的运用与发展现状, 根据中国国情, 提出了一种采用独立旋转车轮的新型变轨距转向架方案, 并对其总体结构及变轨距机理进行了分析, 利用计算机数值模拟方法对变轨距转向架的动力学性能进行了研究。结果表明, 提出的变轨距转向架方案是可行性的, 其具有较好的直线运行稳定性和平稳性, 但其直线对中性能和曲线通过性能有待采取必要的措施加以改善。     

一种水下非均质拖曳线列阵动力学仿真方法及试验验证

基于Ablow和Schechter经典差分方法,分析水下非均质拖曳线列阵的受力特性,建立其空间运动控制方程.采用中心差分法和牛顿迭代法对运动控制方程进行离散及时间和空间上的迭代求解,获得水下非均质拖曳线列阵的动力学特性.在此基础上,结合非均质线列阵实尺度模型,设计并开展湖中的实航拖曳试验,分析比较了试验数据与仿真结果.研究表明,本文提出的数学仿真方法有效可靠,可为水下非均质拖曳线列阵动力学特性分析提供一种有效的技术手段.     

水管路系统低噪声配置研究

管路系统的水力功能和振动噪声性能相互影响皆为设计目标。舰船领域中冷却水管路系统长期开启,管路系统振动及船外辐射噪声受到关注。为实现船外辐射噪声的控制,有必要建立水力和声学的协调设计技术。文章以低噪声配置原则为管路系统设计指导,基于复杂水力管网计算方法进行管系合理配置,基于管系等效水梁及管系—船体声固耦合整体建模方法进行振动及船外辐射噪声计算评估,形成了水力与声学协调的管路系统低噪声配置技术流程。以典型冷却水管路系统为对象,初步测试验证了配置原则和计算方法。     

半潜平台内孤立波载荷特性数值模拟

以三类内孤立波理论KdV、e KdV和MCC的适用性条件为依据,采用Navier-Stokes方程为流场控制方程,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度作为入口边界条件,建立了两层流体中内孤立波对半潜平台强非线性作用的数值模拟方法。结果表明,数值模拟所得内孤立波波形及其振幅与相应理论和实验结果一致,并且在内孤立波作用下半潜平台水平力、垂向力及其力矩数值模拟结果与实验结果吻合。研究同时表明,半潜平台内孤立波载荷由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,其中摩擦力很小,可以忽略;水平力的主要成分为波浪压差力和粘性压差力,粘性压差力与波浪压差力相比较小却不可忽略,流体粘性的影响较小;垂向力中粘性压差力很小,流体粘性影响可以忽略。此外,半潜平台对内孤立波的波形及其诱导流场的影响很小,因此采用Morison和傅汝德—克雷洛夫力公式计算其内孤立波载荷是可行的。