三维陷落腔脉动压力分布特性实验研究

文章针对均匀流场中三维深型陷落腔因流分离而产生的流激振荡问题开展了一系列的实验研究.在来流流速为0攻角时实验时的雷诺数变化范围:Re=1.55×105～8.74×105.实验中分别测量了三维深型陷落腔侧壁周向及垂向流体压力,分析了腔体内脉动压力周向、垂向的分布规律及腔口处剪切层自持振荡特性.实验结果表明:均匀流场中三维深型陷落腔内脉动压力分布较为复杂.在剪切层随边处的脉动压力最大,随边角点处脉动压力随相对高度的增加而陡降为0,但腔口导边及侧面处的脉动压力随相对高度增加而略有增大.剪切层自持振荡频率的无量纲数St数随Re变化为一常数值,但其值比气流场中二维陷落腔的St数略大.     

基于MATLAB的带自由表面粘性流场数值模拟

本文基于VOF方法并运用科学计算软件MATLAB,在统一笛卡尔网格中,利用有限差分离散求解不可压缩Navier-Stokes方程,模拟带自由表面的二维粘性流场并实现可视化,同时,通过MATLAB并行计算工具箱的运用,提高计算效率,缩短计算时间。利用该程序对二维溃坝过程进行模拟,验证了该程序的有效性和可靠性。     

非结构化网格浸入边界法的流固耦合数值模拟

This paper presents an improved unstructured grid immersed boundary method. The advantages of both immersed boundary method and body fitted grids which are generated by unstructured grid technology are used to enhance the computation efficiency of fluid structure interaction in complex domain. The Navier-Stokes equation was discretized spacially with collocated finite volume method and Euler implicit method in time domain. The rigid body motion was simulated by immersed boundary method in which the fluid and rigid body interface interaction was dealt with VOS (volume of solid) method. A new VOS calculation method based on graph was presented in which both immersed boundary points and cross points were collected in arbitrary order to form a graph. The method is verified with flow past oscillating cylinder.     

拖航工况下半潜平台撑杆波浪砰击敏感性研究

半潜式平台在拖行过程撑杆等细长结构承受的波浪砰击对结构安全影响较大,相关船级社规范中明确要求结构分析过程中需要考虑波浪砰击载荷。基于传统势流理论的数值方法已经被广泛的应用于浮式海洋平台的水动力和砰击载荷的研究,但是对于复杂的粘性干涉效应、波浪爬升、波浪破碎和波浪砰击等实际工程问题不能够运用势流理论准确模拟。非定常的计算流体力学CFD (Computational Fluid Dynamics)方法能够较为准确解决上述问题。因此,本文以982半潜式海洋平台为研究对象,采用计算流体力学中的动态重叠网格方法和流域体积域方法VOF(volume of fluid),结合水池物理模型试验结果,对平台在拖行工况下撑杆的波浪砰击进行研究。主要对半潜平台撑杆在三种不同流速和风速的拖航工况下撑杆受到的砰击压力的敏感性进行了分析研究,分析波浪砰击下撑杆的瞬态砰击压强分布情况,得到波浪砰击压力危险区域,同时给出拖航工况下撑杆砰击压力系数的变化规律,为分析预报半潜式平台撑杆在复杂的拖航海况下受到的砰击压力提供了参考。     

On the application of hydraulic theory to the deep-water flow through the Irbe Strait

A flow-dependent critical-point method for investigating topographically controlled flow in natural channels is applied to the bottom current through the Irbe Strait connecting the Baltic proper and the Gulf of Riga. This approach is based on the functional formalism due to Gill [Gill, A.E., 1977. The hydraulics of rotating-channel flow. J. Fluid Mech., 80, 641–671.], and here is used for the stratified flow structure observed during the IRBEX-95 field campaign. A critical section of the realizable flow regime was found to be located slightly downstream of the most pronounced horizontal constriction of the channel. The predicted baroclinic volume flux 7200 m³ s⁻¹ overestimates the observed mean bottom-water transport by around 30%, a discrepancy which most likely can be explained by the lack of sea level conditions and friction in the model.     

导管螺旋桨水动力学性能的影响因素

为了获取导管螺旋桨水动力性能的主要影响因素,指导导管螺旋桨的优化设计,采用计算流体力学CFD对Ka4-7010+19A导管螺旋桨进行水动力性能研究,分析不同导管长度、导管攻角、螺旋桨纵倾角及多导管组对其水动力特性的影响。结果表明：减少导管长度将使推力系数及扭矩系数同时增大,而敞水效率下降;适当增加导管长度可以略微提高其敞水性能;减小导管攻角在一定进速范围内使推力系数和扭矩系数同时大幅度增加,增加导管攻角将导致推力系数和扭矩系数同时下降;当螺旋桨纵倾角保持在10°以内时,不会对敞水性能产生太大影响。对于多导管螺旋桨而言,前置、后置及不同附属导管直径大小都对敞水性能有很大影响,其中后置大导管组螺旋桨能明显降低螺旋桨扭矩系数,并且能在低进速范围内提升敞水效率。研究成果可支撑导管螺旋桨的优化设计。     

聚丙烯酰胺对小麦生长影响的试验研究

为了考察聚丙烯酰胺对小麦生长的影响,本文从小麦的发芽率、分蘖数、株高和生物量四个方面进行了试验分析。试验结果表明,聚丙烯酰胺对小麦生长没有不利影响,反而对分蘖和株高具有正面的作用。由试验结果也可以推出,现场采用聚丙烯酰胺处理的泥浆填埋复垦后,残留的聚丙烯酰胺不会对小麦种植产生不利的影响。     

京沪高速铁路桥梁施工废弃泥浆处理试验研究

以京沪高速铁路1标段的桥梁施工废弃泥浆为研究对象,进行了聚丙烯酰胺絮凝沉淀试验。结果表明,采用直接固体加药进行絮凝沉淀是可行的;阴离子型聚丙烯酰胺混凝沉淀效果最好;加药量过大絮团松散,不利于压缩沉淀底泥的体积,添加合适的药量对于提高沉淀效果具有重要的意义;试验确定了聚丙烯酰胺的品种、不同密度泥浆的有效加药量和沉淀时间。     

考虑流场影响下破冰船艏部结构响应研究

通常考虑船-冰碰撞附连水的水动力效应有附加质量法和流固耦合法。本文建立了破冰船破冰场景,基于流固耦合法进行了数值仿真计算,分析了水域流场对船体的冲击压力变化、流场的速度分布变化以及流场的动能变化。同时与附加质量法的计算结果进行了比较,对比分析了船艏的碰撞力大小、损伤变形以及局部冰载荷等差异,揭示了流场对船-冰碰撞的影响规律,对于破冰船结构设计具有重要的参考价值。     

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。