增压柴油机瞬态特性的评估方法

通过分析发动机典型瞬态过程中的各个参数变化及能量传递关系,提出了一个通用的评价涡轮增压柴油机瞬态响应性能的方法,建立了发动机的关键结构参数、涡轮增压器尺寸、初始运行工况参数与瞬态响应性能指标的显式关系。采用一维计算模型对提出的评价指标在不同机型上进行了计算验证。研究结果表明,提出的涡轮增压柴油机瞬态性能评价方法适用性强,且在整机设计的初始阶段就能够定量研究瞬态性能并判别设计方案的可行性。     

基于WPF的三维流场可视化研究

通过对多种三维流场仿真算法的研究,以WPF图形平台为基础,采用可视化编程语言开发了三维流场可视化系统。在三维地形、表面流场可视化的基础上,提出了置于模型域的多剖面流场并叠加标量场的三维流场呈现方式。同时采用示踪球追踪以及标识点迹线描述的方式反映流场的结构特性以及三维流场局部细节。可视化系统通过异步处理方式高效、流畅地呈现仿真流场。以三维溃坝模拟计算为例,验证了可视化平台的实用性。     

水下上弧形板结构的水动力特性研究

文章应用边界单元法,依据波浪绕射和辐射理论研究了一种新型的板式防波堤结构—上弧形板结构。研究中通过与另外三种板式防波堤结构(下弧形板结构,单板结构,双层板结构)的对比,验证了这一新型结构具有更好的消波效果。文中重点分析了这种新型结构的散射波浪力、透射系数和反射系数,并且为了进一步揭示这种结构的消波原理,对该结构周围的流场进了分析。研究发现：（1）上弧形板结构在横荡方向上所受波浪力最小。（2）当潜深波高比为0.05时,该结构的消波效果比其他三种结构增强约50%。（3）通过对上弧形板结构的速度流场分析,发现上弧形板结构上部有明显回流。     

紧致插值曲线CIP方法及其应用

波浪与建筑物的相互作用过程会涉及到波浪破碎、水气掺混和结构物的动力响应等复杂过程,对数值算法提出了更高要求。文章基于紧致插值曲线CIP（Constrained Interpolation Profile）方法建立了可模拟波浪破碎、翻滚等自由面大变形流动问题的数学模型。模型以CIP方法为流场基本求解器,离散了纳维—斯托克斯（Navier-Stokes：N-S）方程,同时还以CIP方法捕捉了自由面,通过多相流理论描述了流—固—气之间的相互作用。对强非线性自由表面流动问题的典型算例溃坝问题开展了数值模拟,并通过与他人实验结果的比较验证了模型的有效性。最后开展了极端波浪对浮式结构冲击过程的模拟,准确地预测了甲板上浪和结构的动力响应等问题。     

深水波频域格林函数及其高阶导数算法研究

文章研究了无限水深自由面格林函数一种新的算法,该算法将计算域重新划分为五个子区域,在每一个子区域内只涉及级数展开,没有使用插值表及数值积分,与现有格林函数算法相比,不仅给出一阶导数值,而且能高效地计算二阶导数,这在格林函数微分方程求解及高阶面元法中非常有用.数值结果表明,该方法计算速度快且一阶导数和二阶导数的计算精度达到10-9.     

串列螺旋桨水动力性能的数值预报

为了分析串列螺旋桨的水动力性能,本文运用计算流体动力学理论,结合雷诺时均 RANS方程和相对运动参考坐标系对其三维定常粘性流动进行数值模拟。应用 Fortran语言编制程序计算螺旋桨的型值点,并采用三次样条曲线拟合各点,建立串列桨三维模型。以某一串列螺旋桨作为研究对象,得到螺旋桨的推力系数、转矩系数以及流域内速度分布等水动力特性参数,并给出敞水性能曲线。计算结果与试验数据吻合较好,验证了数值方法的可行性和准确性。     

直通截止阀流场与噪声数值分析

针对直通截止阀引起的船舶管路系统流场和噪声问题,采用流体力学软件 Fluent对实际使用的CB855A-DN80直通截止阀流场和噪声进行数值仿真计算。研究结果表明,流阻系数随流体流速增大呈逐渐减小的趋势,但数值变化不大。随着流速增大,水动力噪声声压级逐渐增大。     

空气雾化喷嘴内部流场的瞬态研究

为了更加深入了解空气雾化喷嘴内部的流动状况,首先通过建模软件建立了喷嘴的内部三维模型,然后在空气入口压力为0.031 MPa,液体流量为10 L/h、15 L/h、20 L/h的工况下利用Fluent软件中的大涡模拟模型对喷嘴的内部流动的瞬态过程进行数值模拟。通过对喷嘴中心轴线上和不同截面上的压力、速度和气相体积分数等参数进行提取分析,以此得到喷嘴内部流场的流动特征,并为改善空气雾化喷嘴的雾化质量以及研发设计提供理论依据。     

潜艇近水面航行自由液面干扰效应数值研究

针对潜艇近水面航行艇体水动力呈现显著变化的问题,本文在验证数值计算方法可行性的基础上,开展不同潜深及航速下潜艇粘性流场的数值模拟,获取艇体阻力、垂向力及纵倾力矩随水深及航速的变化规律。模拟结果表明:潜深是影响潜艇近水面与深水状态水动力性能差异的决定性因素,当潜深与艇体直径的比值H/D≤1.3时,近水面效应显著;而当H/D≥2.9时,可认为潜艇水动力性能与深水状态无显著差异;近自由液面条件下(H/D≤1.3),潜艇所受阻力及垂向力系数随航速的增大均呈现明显波动现象,这主要是由于自由面的兴波干扰使得艇体表面压力变化所引起。     

三峡库区港口岸坡渗流自由面求解方法研究

天然岸坡同港口码头排水岸坡的渗流场相比较,地下水运动规律各不相同,用传统的方法求解码头岸坡渗流自由面是很困难的,为此提出了基于竖直平面二维流的渗流自由面计算常微分方程,运用该方程可通过解析计算精确得到港口岸坡渗流自由面的分布和随时间的变化规律,消除了复杂的计算过程,计算方法简单,计算结果可靠,能有效地指导库区港口码头建设和地质灾害防治.