一种高容积阻力比水下热滑翔机壳体外形设计

海洋温跃层的温差小,可利用的温差能的能量品质低,水下热滑翔机的热机效率较低,因此需要寻找最低阻力特性的热滑翔机壳体外形。利用水动力数值计算方法,分析了水下热滑翔机4种壳体外形的阻力成因和各自的优缺点,并采用2种不同的求解器对4种壳体外形阻力进行数值计算,不同求解器的计算结果最大偏差小于5%。提出了一个"容积阻力比"的无量纲系数,以此作为评判水下热滑翔机壳体外形综合性能的指标;将纺锤体外形与椭球体首尾外形的优点相结合,提出了水下热滑翔机的新型壳体外形。相比先前讨论的4种壳体外形,该外形具有最大的容积阻力比系数,表明该外形设计在水下热滑翔机的低阻特性与装载能力2种性能之间取得了较好的平衡和兼容。     

船用散热器空气流动的数值模拟

基于标准k-ε湍流模型,分别采用正交六面体结构化网格与四面体非结构化网格进行网格划分,使用有限体积法对船用空气散热器内部腔室的流动进行数值计算,模拟散热器各个出口冷却气流的流动情况。比较发现,采用正交六面体结构化网格的计算结果的精度要高于四面体非结构化网格,其仿真更加逼近真实的流动状态。采用六面体网格划分进行数值模拟,发现气流在出口处所受到的喷管效应且气流的形态成直线,各出风口的出风量通过阶梯型设计处于均匀分布状态。     

基于相似理论的海洋温跃层模拟水池研究

为模拟海洋温跃层环境,检验所设计的水下热滑翔机在温跃层中的水动力性能,根据相似理论分析了温度梯度为0.2 ℃/m及水深10 m以下的海洋温跃层模拟水池的各项特征：缩尺比、水池主尺度、温度场和动力相似数。采用数值计算和理论计算方法,预测了设计水池中的待试模型与实体水下热滑翔机的阻力,并对二者进行比较,验证了所设计的水池模拟的水动力效果。以传感器阵列测量水池的温度梯度,验证了温度场相似的设计目标。通过研究和试验,验证了海洋温跃层模拟水池的可行性和可靠性。研究表明：用于水下热滑翔机水动力及相变性能研究的海洋温跃层模拟水池,其水流温度梯度需为实际温跃层温度梯度的缩尺比的平方倍;模拟海洋温跃层的室内水池通过选取合理的几何尺寸,可以抑制阻塞效应、浅水效应及池壁效应的不良影响。