基于URANS模型的槽道侧推器水动力性能数值计算方法

对于侧推器的研究常采用模型试验和公式推导的方法,这些方法对于侧推器的设计研究成本较高,且无法获得槽道内的精细流场。在CFD计算中,采用MRF方法计算误差较大,为此,对照1308和1308-B槽道侧推器试验,采用全流域结构网格的URANS模型对试验进行了仿真计算,探究了边界条件、计算域、结构网格密度和时间步长对计算结果的影响,并最终确定一套计算方法对试验结果进行了验证,发现数值计算结果与试验的吻合度较高。误差在6%以内。在此基础上对不同叶片数的1308和1308-B槽道侧推器不同螺距比下的水动力和流场特性做了计算分析。

DARPA2潜艇模型定常绕流水动力数值计算

自主开发了数值求解RANS方程的CFD计算软件.采用多块结构化网格的有限体积法,各块间网格线在交界面处正接,并有一层网格的重叠,便于块间的信息交换;采用SIMPLE方法和动量插值法处理速度-压力耦合;对流项的离散有多种差分格式选项,如一阶迎风(FOU)、二阶迎风(SOU)、中心差分(CD)、QUICK和NND等格式,扩散项采用中心差分格式离散;可选择的湍流模式有高雷诺数k-ε模型加壁函数,SA和SST三种湍流模式;给出了DARPA2潜艇模型大攻角定常流场和水动力的数值计算结果,并与国外文献的实验结果进行了比较,两者符合很好.

潜艇旋臂回转试验数值模拟

为模拟潜艇回转运动,文中以结构化网格为基础,分别选取了基于固定坐标系的Mesh Motion方法和基于运动坐标系的添加动量源项方法对旋转导数进行预报,对全附体SUBOFF模型进行回转运动仿真,并与试验结果进行对比.结果表明:Mesh Motion方法和添加动量源项方法均满足工程要求,添加动量源项方法计算时,网格数目少,有效降低了计算耗时.最后,根据Y+的不同分布,文中分析了回转运动中RNG k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型的计算精度和计算时间.

椭球体水动力数值计算

自主开发了数值求解RANS方程的CFD计算软件.采用基于多块结构化同位网格的有限体积方法,各块间采用正接网格对接,并有一层网格的重叠,便于块间的信息交换.采用SIMPLE方法和动量插值法处理速度-压力耦合.对流项采用SMART格式离散,扩散项采用中心差分格式离散,采用SST湍流模式.作为算例之一,给出了6∶1椭球体在不同攻角下定常流场和水动力的数值计算结果,包括物体表面的压强系数、切应力系数的分布及物体所受升力系数、阻力系数和力矩系数随攻角的变化规律,并与国外文献的计算和实验结果进行了比较,符合程度令人满意.

船舶水压场畸变试验

舰船航行时在其下方附近产生水压场。这种水压场无法消除 ,也极难人工模拟。水压水雷就是根据航行舰船的水压场特性而引爆的。从舰船的安全防护角度考虑 ,可在船体底部加装某种附体 ,使舰船原有水压场发生改变 ,从而避免引爆水压水雷。对在船底加装翼板、回转体等附体所造成的舰船水压场畸变进行了试验研究和数值计算。在拖曳水池中进行了船模水压场测量 ,比较了加装附体前后舰船水压场的特性 ,据此分析了采用舰船水压场畸变方法防御水压水雷的可行性。比较了加装翼板和回转体的防水压水雷效果。

水下航行体惯性类水动力系数的计算方法

为了系统地计算水下航行体全套惯性类水动力系数,提高计算效率和计算精度,通过基于无粘模型的计算方法对水下航行体的运动进行了预报;通过UDF及动网格技术,对匀速运动和匀加速运动的SUBOFF模型进行了分析。设计了单方向速度线性变化的匀加速直线运动和匀加速回转运动,并通过换算和数值拟合处理得到了潜艇所受的惯性力和惯性类水动力系数。该系数与试验误差保证在6%之内,验证了所提方法的可行性及准确性。

侧壁式气垫船水压场试验研究

在拖曳水池中对侧壁式气垫船的水压场进行了系统测量,得到不同水深、不同航速和不同横向位置水底扰动压力系数的纵向通过特性曲线,分析总结了侧壁式气垫船水压场规律.

舰船模型试验用加速度计标定方法研究

为模拟舰船模型运动过程中加速度的输出状态,通过加速度计的静态输出与转台旋转的动态输出相结合的方法来实现。利用最小二乘法、阻尼最小二乘法以及Isight数据优化方法来处理测量数据,并得到加速度计的标定系数,从而使标定后的加速度计达到工程应用的精度。

全垫升式气垫船水压场试验研究

在拖曳水池中对全垫升式气垫船的水压场进行了系统测量 ,得到不同水深、不同航速和不同横向位置水底扰动压力系数的纵向通过特性曲线 。

加筋板结构在水下爆炸冲击波作用下动态响应的近似相似方法研究

提出了同时考虑流固耦合和材料应变率强化效应时,加筋板结构在水下爆炸冲击波作用下动态响应的相似条件。在此基础上,提出了该问题的近似相似方法。该方法通过在模型和原型之间建立一个修正模型,达到利用修正模型的冲击响应近似预报原型响应的目的。最后提出了利用缩比模型试验预报原型冲击塑性变形的模型化试验方法。文中结论可用于指导利用模型试验预报船体局部板架在水下爆炸冲击波作用下动态响应。

潜艇模型尾流场和水动力噪声的测量方法研究

探索了一种集潜艇模型尾流速度场测量及模型水动力噪声测量于一体的试验技术,即通过合理的试验方案设计及信号处理手段,完成对潜艇模型水动力噪声信号的测量,识别出模型噪声信号各成分的影响范围;同时,应用PIV技术对潜艇模型的尾流速度场进行测量,通过对测量结果的处理,得到潜艇模型的尾流涡量场分布。所得到的结果为研究潜艇水动力噪声与尾流涡结构之间的关系提供了参考,所做的工作为上述问题的研究提供了一种新颖的试验思路。

轴对称物体空泡流动的数值计算

基于势流理论和边界元方法,对水下运动的回转体的空泡流进行了数值模拟.将半经验空泡封闭模型由平面流动推广至轴对称流动.对头部为圆锥的圆柱体空泡流动进行了数值计算.分析了空化数、半锥角、空泡长度间的关系.计算与实验结果符合较好.

一种计算吊舱与螺旋桨相互干扰的新方法(英文)

为了计算吊舱推进器的非定常水动力性能,建立了用诱导速度势处理吊舱和螺旋桨非定常相互干扰的方法,并和用诱导速度处理两者相互干扰的方法作了对比分析。讨论了两种方法的数值计算中为了避免奇异性而对一些参数的设定方法。经过用两种方法对均匀来流和非均匀来流条件下水动力性能的计算比较,发现两种方法的计算结果很接近,并与模型试验结果吻合得很好,但用诱导速度势的方法编程工作量较诱导速度方法少,而且还可节省大量的计算时间和存储空间,是一种计算吊舱推进器和其他组合推进器水动力性能相对简单而且有效的方法。

全垫升式气垫船水压场数值模拟

提出了任意分布的气垫压力所产生的水压场的计算方法 ,对椭圆域上均匀分布的气垫压力产生的水压场进行了数值模拟 ,并将计算结果与实验进行了比较 .结果表明 。

基于RANS方法超空泡流数值计算方法研究

为了得到超空泡流准确的数值计算方法,基于乌克兰国家科学院IHM的空泡形态计算经验公式与Logvinovich空泡截面独立扩张原理,利用数值优化的方法,建立了空泡形态计算模型;采用有限体积法验证了超空泡流的数值离散方法,对不同空化数下,5种两方程RANS模型进行了数值计算,数值计算结果与基于经验公式的空泡验证模型比较表明:Kω-Sst模型相比其他两方程RANS模型准确度更高,关于空泡最大截面直径的无量纲计算误差小于14%;对空泡长度的数值计算误差小于8%,空化数小于0.01时,小于4%。基于建立的准确数值计算模型,对空化数为0.015时超空泡航行体进行了流场特性数值计算。结果表明:由于空化器锐缘影响,在空化器后部形成了高速气流区域并且存在明显的速度梯度,艏部空化器附近承受静水压力达123个大气压。基于数值计算结果,为超空泡航行体设计提供了改进意见。

某特殊船型的操纵性模型试验研究

通过在露天操纵性水池里,对某一自带一个长度约为2/3水线长坞舱的特殊船型自航模进行的回转、Z形和航向稳定性试验,研究了这类船型的操纵性能,特别研究了湿坞是否导致船操纵性能的恶化.作者分别对自航模在干坞和湿坞两种不同状态下进行了对比性试验.研究结果表明湿坞状态自航模回转性能和航向稳定性均优于干坞状态.

斜流中艇后螺旋桨水动力数值计算方法

为解决潜艇操纵性研究中螺旋桨水动力预报问题,本文应用Fluent软件对斜流条件下全附体潜艇模型艇后水动力进行计算。网格划分上将计算域分解为静止域与转动域2部分,2部分交界面采用滑移网格技术传递数据。选取适当的数值离散方法,分别计算0°攻角时不同进速下以及设计进速下不同攻角时艇后螺旋桨水动力的值,并通过与试验数据的对比验证算法的可靠性。计算结果表明,艇后螺旋桨推力和扭矩随着攻角的增大呈现出先减小后增大的趋势。

潜艇自航模操纵性试验的模型设计

针对潜艇自航模实际加工过程中系统设备布置问题,设计一种用于复杂结构体重量重心及转动惯量测量装置,解决潜艇自航模内部构件的测量问题;运用Isight数据优化软件对自航模内部构件的布局进行优化,为自航模内部构件的装配提供较为准确的布局形式;同时对自航模内部自调装置进行相应的设计,消除工装误差的影响,使自航模重心位置、转动惯量更加准确,使自航模操纵性试验能够更加准确地反应实艇的操纵性能。

潜艇X舵的布局优化

为了深入了解X舵的分开角度对潜艇性能的影响,本文对带有20°、30°、45°、60°4种X形尾舵的潜艇模型阻力进行数值模拟,对潜艇的X舵进行了优化,得出了45°X舵潜艇的水动力性能更优良一些的结论。

潜艇高压气吹除压载水舱系统试验与仿真

分析了潜艇高压气吹除压载水舱物理模型特征,建立了高压气吹除压载水舱常规吹除理论模型。应用FLUENT软件中大涡模拟两相流VOF模型对处于理想气体状态的高压气吹除压载水舱过程进行了非定常仿真,分析了常规吹除中出水口流速和压载水舱中气-液体积变化,并与潜艇自航模试验数据进行比较,验证了高压气吹除压载水舱的理论模型。