负摩阻力减阻器的数值模拟分析

负摩阻力是桩周土体沉降产生的桩附加沉降和下拽力的综合效应。为了研究负摩阻力减阻器利用桩侧正摩阻力和削弱桩侧负摩阻力的作用,运用ABAQUS有限元软件模拟地下水位下降时减阻器对桩的影响,分析结果表明:安装减阻器的桩能保留普通桩桩侧正摩阻力的99.4%;地下水位下降4.6 m的条件下,能消除普通桩中性点以上土层负摩阻力的33.4%,中性点较普通桩深8.3%;水位下降较小时,该减阻器能够继续为桩提供桩侧正摩阻力。     

柔性表皮减阻性能试验和减阻机理探索

对以中国化工新材料总公司海洋化工研究院为主开发的聚脲类等柔性表皮试样在循环水槽中进行阻力测试,并据此修改配料,最后得到的试样能减阻13～15%.本文也从数学上对柔性表皮具有减阻功能的机理进行了推证.     

基于仿生学的高速列车减阻机理数值模拟

鲨鱼皮的盾鳞形沟槽形状是鲨鱼保持高速前行的关键。将鲨鱼皮表面沟槽结构应用到高速列车领域,采用格子Boltzmann方法模拟了盾鳞形沟槽表面对流动阻力的影响,根据模拟结果计算阻力损失系数,并与光滑表面阻力损失系数进行对比分析,得到不同雷诺数下的沟槽表面减阻能力。根据盾鳞形沟槽表面内流线图分析了沟槽的减阻机理。     

基于数值模拟的多用途船风阻力优化研究

以19000t多用途船为研究对象,提出一种基于数值模拟的风阻减阻优化方法。首先,模拟计算迎风状态下船体和上层建筑的风阻力;然后,根据风阻力高压力区域分布结果定性设计风阻力减阻结构方案;最后提出一种基于数值模拟优化的最优减阻结构计算方法,定量计算出最优的风阻力优化结构设计方案。     

基于CFD和响应面方法的最小阻力船型自动优化

  目的  为减小高速船舶的兴波阻力,提出一种减阻水翼附体。  方法  水翼附体截面选择NACA 0012翼型,采用经收敛性验证和可靠性验证的数值计算方法,对安装于船艏的不同尺寸、不同安装位置水翼附体的减阻效果进行研究,并进一步分析在船艉加装T型翼的减阻效果。  结果  结果显示,当仅在船艏安装了水翼附体时,在高航速（Fr=0.45,0.494）下总阻力最大可以减小7.38%和6.82%;在船艉加装T型翼后,阻力会进一步减小,在高航速（Fr=0.45,0.494）下总阻力分别可以减小9.35%和11.13%。  结论  所提出的减阻水翼附体可以大幅减小高速船舶的总阻力,提升高速船舶的快速性,能够为进一步改善高速船舶的航行性能提供新的技术手段。     

电解水式驻留微气泡减阻技术及其可行性分析

在通常的气幕减阻技术中,由于气泡的不断流失容易产生能耗增大、减阻效果下降等问题。该文提出一种利用驻留微气泡的减阻技术。微气泡产生于阵列布置于航行体表面的微凹坑中,并在航行过程中稳定驻留于凹坑处,从而有效降低局部摩阻系数;微气泡通过电解水产生,并可反过来对电解反应进行自适应控制,从而自适应地控制供气量和气泡形状。通过初步数值模拟和实验,对影响气泡驻留的因素进行了定性的分析。设计了一种电解反应自适应控制的凹坑结构,用于气泡形状和电解反应的自动控制。通过数值计算,对一特定条件下驻留微气泡的理论减阻能力进行了讨论。     

基于边界层控制的高速列车减阻技术

为减小高速列车在运行过程中的气动阻力, 提出一种基于边界层控制的减阻技术。以CRH3高速列车为研究对象, 通过在车体表面加设球窝非光滑表面来控制边界层的湍流特性, 实现列车运行减阻效果; 通过PRO/Engineer三维软件建立了高速列车模型、参数化的球窝模型和计算域模型, 在不影响研究效果的前提下, 对高速列车模型进行简化处理以减少数值仿真计算周期; 为使网格能够更好地贴合流线型车体和球窝非光滑表面, 采用ICEM CFD软件对计算域进行非结构网格划分; 在考虑列车表面粗糙度对气动阻力的影响工况下, 应用商业流体软件FLUENT中的k-ε湍流模型对列车在300km·h^-1明线运行工况下的列车外流场进行数值仿真分析。仿真结果表明: 只在尾车加设球窝非光滑表面更有利于列车减阻, 且随球窝的半径、深度和阵列距离的增大, 列车的气动阻力均呈先下降后上升的趋势; 当球窝阵列距离为350mm, 球窝半径为80mm, 球窝深度为10mm时, 球窝非光滑表面的减阻效果最好, 此时气动阻力为2 220.4N, 没有加设球窝非光滑表面的列车气动阻力为2 967.9N, 减阻率可达25.19%。可见, 采用球窝非光滑表面来改变边界层湍流特性是降低列车气动阻力的有效途径。     

地铁暗挖车站STS管幕结构施工技术研究

在复杂地质及多风险源地段修建地铁车站,传统的暗挖工法不能满足施工需要,STS（steel tube slab）管幕工法作为一种修建超浅埋地铁暗挖车站的新型施工方法被提出。以STS管幕结构修建沈阳地铁某车站为依托,结合现场施工,通过现场试验和监测对顶管过程中的注浆减阻、管间掏土、螺栓连接、混凝土灌注和地表沉降等进行研究,解决了钢管顶进准确定位的难题和大直径带翼缘板钢管减阻问题,得到清理管间土和混凝土灌注的施工方法,并确保了STS管幕工法修建地铁暗挖车站管幕结构的成功实施。     

基于等离子体流动控制的方背式汽车模型减阻研究

通过风洞试验,开展了关于表面介质阻挡放电(SDBD)等离子体激励器对方背Ahmed模型尾部分离流动的控制效果的研究。通过PIV速度测量,揭示了静态环境下激励器诱导离子风的气动特性,然后通过模型表面压力和尾部流场的变化,分析了在激励电压下模型的减阻率,并阐述了其减阻机理:等离子体激励器可有效控制尾部流动,提高模型尾部压力,从而达到减阻的目的。试验结果表明,随着风速提高,激励器控制效果减弱,在17 kV的峰值电压下,激励器可获得最大诱导速度;因此,在10 m/s的风速和17 kV的峰值电压下减阻效果最佳,主动减阻率为-4.58%,总减阻率达-9.02%。     

船舶吃水对微气泡减阻影响的水池试验研究

针对大比尺平底型船模,分别在船模底部的首、中部安装多孔硅材料板以生成微气泡,在大型拖曳水池中进行了不同拖曳速度、不同喷气量下,吃水对减阻率影响的对比性试验.试验结果表明,仅在首部喷气以及首、中部等量同时喷气且Fr≤0.646时,浅吃水时的减阻效果好.Fr＜0.646时,浅吃水下纵倾角较深吃水明显减小;Fr＞0.646时,浅吃水下纵倾角增幅较深吃水大.试验结果为实船应用提供了有用的依据.