CFD——船舶设计者使用的一种新的重要工具

廉价和使用方便的计算能力使得用数值方法解决复杂的船舶和螺旋桨水动力学问题逐渐成为现实。１９９７年５月２９日￣３１日在挪威召开的国际计算流体动力学会议上讨论了ＣＦＤ技术的最新进展。     

艇体、聚合物与流体动力学

潜艇艇体和内部设备的要求与水面舰艇有很大差别，潜艇艇体必须承受几手次潜浮的水下压力，其外部应是流线型，艇体上任何外凸部分均会产生阻力和噪声。潜艇内部必须注意消除噪声源，或防止噪声扩散。由于潜艇必须在海上独立航行，所以其内部布置不仅应容纳人员与设备，还应能进行任何故障和损伤的判断与维修，所有这些都对艇体提出了很高的要求。潜艇内部设备的改进远不能满足潜艇隐身的需要，而研究和开发新型的艇体材料，例如聚合物，与流体动力学有密切的关系，这样才能明显改进潜艇性能，建造出全新的潜艇进入新世纪。     

计算流体动力学耐波性分析与试验结果的比较

介绍计算方法近年来的发成果如何应用于船模水池的耐波性试验分析。在某一问题的分析中，数值法能用于三个不同的阶段。首先，它能用来迅速作答并给问题定位。其次，它也能用来解释试验结果，并针这些结果用在某一模型中，最后进行优化。数值法对于准备试验和确定试验装置也是十分有用的。对船模试验水池可利用或正在开发的数值法的简要调查，表明了此工具在耐波性中所期望的性能，并给出选择不同方法的评价：频域，时域中的线性分析，自由表面的非线性描述以及特定的开发。计算流体动力学技术的某些应用的例子，为试验给出了几种船的转移函数分析，横摇稳性分析和造波系统的定义。     

微粒捕集喷油助燃再生旋流式燃烧器流场特性CFD研究

微粒捕集喷油助燃再生燃烧器的火焰稳定性和分布对陶瓷过滤体在再生过程中的安全性具有重要影响,利用旋流产生稳定回流区的机理,设计一套旋流式喷油助燃再生装置,对其流体性能进行仿真计算,得到其速度、压力以及温度等参数分布。结果表明,供给新鲜空气时在油气混合室中心部位产生流速25m/s的回流,发动机高温废气受回流作用能对可燃混合气进行加热和促进混合,在突扩部位产生的旋转回流区能够持续将高温气体卷入燃烧室,对提高火焰稳定性具有重要意义。     

柴油机燃油喷射系统流体动力学研究进展

针对柴油机燃油喷射系统的流体动力学问题,从影响模拟精度的角度出发,分别对燃油黏性、空化、燃油的变物性和流体-结构耦合等方面进行了综述,旨在为今后更加深入的研究提供参考。概述了柴油机燃油喷射系统流体动力学研究的发展现状,提出了未来发展的方向:开展高压油泵柱塞腔、喷油器控制腔和蓄压腔等腔体内燃油的高维流体动力学分析;考虑流体内部及流体-结构耦合传热引起的温度场变化;考虑燃油物性随温度和压力的变化及变化率;对喷射系统建立流-固-热强耦合瞬态分析模型,分析水击压力、管道振动及泄漏问题;继续进行燃油的高温高压特性测试。     

紧凑型DOC-混合器-SCR后处理系统数值模拟

为提高SCR系统的转化效率,提出紧凑型DOC-混合器-SCR后处理系统,建立了3种不同结构的后处理模型。采用计算流体力学(CFD)结合化学反应动力学的方法,建立了柴油机SCR-NOx催化器三维数值模型,该模型包含尿素水溶液喷射、液滴蒸发和热解、NOx催化还原化学反应整个尾气后处理过程,得到了紧凑型后处理系统的湍流动能场、速度流场、浓度场的分布规律,并与传统型后处理系统模拟仿真结果进行对比。研究结果对柴油机后处理系统设计具有参考价值。     

空调硬卧车内人体热舒适性研究

针对目前空调硬卧车内气流分布不均匀,不同铺位的乘客对车厢内的热舒适感差别较大这一现状,采用计算流体动力学对空调硬卧车内流场和温度场进行了数值模拟,研究了空调硬卧车内空气流动速度和温度分布规律及热舒适评价指标PMV和人体吹风感指标PD分布状况。研究结果对于改变目前车厢内上、中、下铺气流分布不均的现状,改善车厢内人体热舒适环境提供了理论依据。     

一种简单的结构网格边界正交化方法

给出了一种可实现网格边界正交化的代数方法,该方法简单明了易于实现.网格的正交化程度及范围可通过参数来控制.算例表明,网格在边界处的正交性是令人满意的.     

系泊、拖曳、潜器脐带缆统一参数分析法

提出了一种能统一处理系泊、拖曳、脐带缆静态构形和张力计算的参数分析法.缆索为三维,受载为流体力和多点载荷扰动,不计水面波浪动态激励以及流速的变化,并用三参数函数导出一个半解析公式.只要提供不同种类的边界条件就可进行数值求解,从而统一解决了实际海洋缆索静态缆力、缆形计算,可用于初步设计阶段理解各参数之间的相互影响以及每个参数的作用.     

不确定度在船舶实验流体动力学中的应用分析

虽然不确定度在测量领域已获得广泛应用，然而由于实验流体动力学原理和方法的复杂性，其应用还不成熟。当前的不确定度评定方法，是以国际不确定度评定指南GUM(Guide to the Expression of Uncertainty in Measure)为标准，然而，指南“GUM”只是给出了评定与表述不确定度的一般规则，并不是详尽的技术规范和说明，而且并不讨论所评定的不确定度如何运用于某种目的。因此，根据“指南GUM”制定某些专业标准是必要的。然而如何把“指南GUM”和实验流体动力学有机的结合，给出合理评定试验结果的不确定度是当前困难所在。本文以现有的研究为基础，详细分析了当前不确定度评定方法和实验流体动力学的特点，给出二者结合的方法，以期为建立在实验流体动力学中的不确定度评定标准提供参考。