人工块体替代垫层块石的数值试验研究

针对大垫层块石选料困难和抛填理坡施工难度大、较难控制施工质量及进度的问题,通过水工物理模型试验及数值模拟的手段,对人工块体替代垫层块石可行性进行了初步探究。基于水工试验结论,利用CAD与CFD相结合的方式,建立了符合真实海况的三维防波堤水动力数学模型,并通过波面方程和物理模型试验对其有效性进行了验证。数值试验给出了不同垫层形式对波浪爬高的影响,探讨了护面块体的受力和块体间隙的流场分布。结果表明人工块体作垫层有一定可行性。为进一步探究护面层失稳的动力特征提供了依据,对工程设计中人工块体代替垫层块石的可行性提供参考。     

Spar平台涡激运动的数值模拟

涡激运动对Spar平台的安全性影响已越来越受到重视。文中采用基于粘性流的CFD方法,对海流作用下Spar平台的涡激运动特性开展研究:确定了Spar平台涡激运动的数值分析方法、绘制合理的网格,研究Spar平台横荡、纵荡响应以及平台在水平面内的运动轨迹特点,以及平台运动与漩涡脱落之间的关系;揭示了平台涡激运动随时间变化的发展规律,为下一步提出抑制Spar平台涡激运动的措施提供重要思路。该项研究成果将为开展Spar平台三维涡激响应分析提供一定的参考。     

基于流道倾角对喷水推进泵流道性能的影响研究

利用参数化方法设计了4种不同流道倾角的喷水推进泵椭圆形进水流道,并采用三维雷诺平均N-S方程和RNGκ-ε湍流模型对其流场和性能进行数值仿真.从流道的出流均匀性、流动分离方面来分析在保持进口速比不变,不同流道倾角时流道内流场的变化情况,为喷水推进器进水流道倾角的设计提供依据.计算结果表明:流道倾角对喷水推进泵水力性能和流场变化影响较大.在设定进速比的条件下,随着流道倾角的增大,喷水推进泵流道出口的流场均匀性变差,流道内部更容易发生流动分离现象,且在流道倾角为47°时的喷水推进泵在设计工况下的流场特性最差.     

升船机卧倒门启闭船舶停泊条件三维数值模拟

升船机卧倒门启闭过程中,船厢内船舶停泊条件研究是升船机水力学的关键问题之一,通过结合RNG k-ε紊流模型、自由液面VOF模拟方法以及模拟物体自由运动的GMO模型技术,对卧倒门启闭过程中船舶停泊条件进行了数值模拟研究,并对船厢内的流场和船舶系缆力进行分析,计算结果与模型试验结果吻合良好。     

小攻角水下航行体定常空泡外形计算方法

水下航行体上的空泡在攻角、重力及航行体的外形影响下,空泡的迎水面外形与背水面外形并不对称,这种不对称空泡外形对空泡水动力或航行体弹道有极大影响。本文结合动量原理和空泡独立膨胀原理,在小攻角条件下建立了定常三维空泡外形的方法。     

三维流场立体仿真软件研发

根据三维立体成像原理,利用计算机三维显示技术,以软件产品(TK-Animator)形式实现了对三维流场、波浪场的立体式仿真模拟,软件同时能实现对温度、盐度等三维标量场的仿真模拟。它运用微软最先进的WPF(Windows Presentation Foundation)技术建立三维场景,采用高效三维质点追踪算法、多线程编程技术,使得三维仿真模拟能够在普通计算机上完成。立体仿真模拟技术的采用,使三维场景包括流场中的示踪粒子可以有景深、分层次地展示出来。软件生成的三维立体片源可用于任何立体播放设备。     

设计水下电流场通信系统需注意的几个问题

介绍了水下电流场通信的原理,并根据电流场的特点提出了利用恒流场模型作为水下电流场通信的模型,得到了输入输出之间的关系,分析了电流场通信方式的优势,探讨了水下电流场通信系统设计中需注意的几个问题,得到以下结论：通信频率最好选择在甚低频段;增大某一方向通信距离;收发两点电极的垂直平分线重合或电极基线重合;采用窄带、能量利用率高的调制解调方式以达到抗干扰的方法,为进一步研究水下电流场通信系统提供一定的参考。     

不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性研究

采用解析法研究了不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,最后求解双壳体声—流体—结构耦合方程,计算结果用表面振动均方速度级、辐射声功率和辐射效率的形式表示。在数值分析部分,讨论了有限长双层圆柱壳壳间连接形式的变化、壳间及外部流场的变化对其声辐射性能的影响,得到结论是在中低频段,当内壳受激振动,通过外壳向外场辐射噪声时,其主要通道为连接内外壳壳体的实肋板,其次才是环形流场中的流体介质。     

基于URANS模型的槽道侧推器水动力性能数值计算方法

对于侧推器的研究常采用模型试验和公式推导的方法,这些方法对于侧推器的设计研究成本较高,且无法获得槽道内的精细流场。在CFD计算中,采用MRF方法计算误差较大,为此,对照1308和1308-B槽道侧推器试验,采用全流域结构网格的URANS模型对试验进行了仿真计算,探究了边界条件、计算域、结构网格密度和时间步长对计算结果的影响,并最终确定一套计算方法对试验结果进行了验证,发现数值计算结果与试验的吻合度较高。误差在6%以内。在此基础上对不同叶片数的1308和1308-B槽道侧推器不同螺距比下的水动力和流场特性做了计算分析。     

半潜航行器纵平面流体动力数值计算与试验研究

半潜航行器因航行深度介于水面航行器和潜器之间而得名。为预报半潜航行器纵平面流体动力性能,开展数值仿真与风洞试验。研究航行器不同攻角、不同舵角下受力情况,计算速度系数、舵角系数以及耦合系数,并与风洞试验数据进行对比。针对耦合工况中舵效降低的情况进行了流场分析。仿真和试验结果表明：CFD仿真结果与试验结果吻合较好,具有较高预报精度;增加航行器攻角会影响前、后舵板贴体端稍涡的形成,迫使稍涡向上偏移,在吸力面形成一个直径与舵板弦长相当的涡。研究结论可指导航行器运动控制和前后舵布局优化。