阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性影响研究

[目的]旨在分析阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性的影响。[方法]以一条半排水型方尾船为研究对象,基于RANS方法并结合重叠网格技术进行阻流板安装前后船舶在规则波中的阻力与运动特性数值仿真,总结船舶阻力、姿态与运动响应随波长与航速的变化规律。[结果]结果表明:阻流板在规则波中的减阻率比静水减阻率大1.03%~2.43%;阻流板对垂荡和纵摇传递函数的影响随着波长的增大而变大,λ=2L_(PP)工况下的垂荡传递函数T_(F3)和纵摇传递函数T_(F5)平均降低了3.5%和1.4%;当船舶出现甲板上浪时,阻流板可使T_(F3)和T_(F5)的降低率分别达到9%和3%。[结论]研究方法与研究成果可为船舶节能装置设计与性能预报提供技术参考。

基于多孔介质材料和仿生设计的汽车阻流板减阻机理

为了解决传统阻流板自身气动阻力过大的问题,提出了多孔介质阻流板和仿生阻流板两种新结构方案。利用计算流体动力学方法分析了两种方案在不同横摆角工况下的气动阻力变化规律,揭示了两种新结构的减阻机理;相比传统阻流板,两种新结构的气动阻力峰值分别减小了3.3%和4.7%。在此基础上,提出了仿生阻流板和侧裙的组合结构方案,解决了传统阻流板中大横摆角时整车气动阻力增大的问题;相比传统阻流板,组合结构的气动阻力峰值减小了10.7%。比例模型风洞试验验证了所提方案的正确性。

螺旋折流板换热器中阻流板对换热及沿程压降的影响

本文分别对螺旋角为１０°和１５°的管壳式螺旋折流板换热器加与不加阻流板进行了换热与阻力性能实验。实验是在相同的传热管束，相同的壳体内径，并在相同实验条件下（即在相同的冷热流体流速下）作比较。实验结果表明，加阻流板后，与不加阻流板的同一试件相比，二者换热性能相当。而由于阻流板的冲击，使壳侧沿程压降显著增大。

阻流板水动力机理的初步计算研究

采用FLUENT软件对阻流板产生作用的水动力机理进行了初步的探讨,将带有阻流板的三维船体简化为二维船型,达到对共性机理进行研究的目的。对计算方法和计算条件进行了详细的介绍,比较了不同高度阻流板产生的影响,对计算可靠性进行了考察,捕捉了各种情况下流场中的流动细节。

阻流板对陶瓷燃烧器燃烧过程的影响

应用计算机模拟技术研究了热风炉陶瓷燃烧器的燃烧过程。在此基础上 ,比较了有、无阻流板两种不同设计情况下的气体流动特征 ,特别研究了燃烧器空气通道内有、无阻流板对燃烧过程的影响。发现阻流板可以加强煤气和空气的混合 。

阻流板对深V型船阻力性能的影响

阻流板的安装会改变船舶艉部流场,影响船舶的阻力性能以及航行姿态。为了探究阻流板的作用机理,本文选取了三种不同深度的阻流板和一种阻-压浪板,比较阻流板安装前后船舶阻力以及航态的变化,分析船艉压力、流线分布等流场中流动细节的改变。试验及计算结果表明:当船舶航速较高时,合适深度阻流板的安装能达到减阻效果,减阻率可达7.52%;船舶阻力的减小,主要是由于船舶艉部流场的改善,减小了船舶的兴波阻力;阻-压浪板的减阻性能要优于阻流板单独使用时的效果,减阻率可达8.81%。

带阻流板海底管道管跨绕流流场分析

根据流体动力学原理建立了二维平面势流计算模型,利用FLUENT软件分析了阻流板对升力系数、曳力系数、缝隙流体速度、漩涡泄放频率等海底管道管跨绕流流场参数变化规律的影响,以及带阻流板海底管道实现"自埋"的原因。研究结果对于带阻流板海底管道的工程设计具有一定的参考价值。

阻流板对轴向搭接螺旋折流板换热器流动和传热性能的影响

对倾斜角为36°的X型缺口是否采用阻流板堵死的4种轴向搭接螺旋折流板换热器的流动和传热性能进行数值模拟研究,其中4种方案均采用三分螺旋折流板,正三角形布管且螺距近似相同,分别为无阻流板(36°MO)、最外侧一条缺口堵死(36°MOB1)、外侧缺口堵死(36°MOB2)和内外缺口全堵死(36°MOBA)。构建子午切片M1,正六边形切片H2和H3,采用速度矢量叠加速度或压力云图的方式全方位阐释壳侧流场特性。结果表明,在分别穿过X型缺口外、内三角区的正六边形切片H2和H3上所显示的相邻折流板之间的泄漏情况4种方案有明显不同;同时这4种方案的每个螺旋周期内都出现二次流,其中36°MOB2方案二次流强度最大;虽然阻流板阻挡面积越多的方案其传热系数越高,但流动阻力也越大,从壳侧综合性能ho/Δpo来说,36°MOB1方案和36°MOB2方案分列前两名,而36°MO方案最低;与36°MO方案相比,36°MOB1、36°MOB2和36°MOBA方案的壳侧传热系数ho和壳侧综合性能ho/Δpo的平均值分别高36.76%、38.59%、41.13%和19.88%、10.14%、9.30%。由于36°MOB1方案的综合性能指标较高且阻流板在管束最外侧,制造工艺可行,所以其应用价值较好。

阻流板对1/4螺旋折流板换热器综合性能的影响

建立存在三角区和阻流板堵住三角区2种1/4螺旋折流板换热器模型;采用大型CFD分析软件FLUENT借助数值模拟的方法,研究阻流板对换热器壳侧流动与传热性能的影响;并对阻流板结构进行了优化分析。结果表明:增加阻流板能够有效地提高换热器的壳程传热性能,但壳程压降也随之增加。小螺旋角时,增加阻流板使换热器的综合性能降低;当螺旋角增大到一定程度,阻流板增加后换热器综合性增加;阻流板完全堵住三角区时,换热器壳程传热系数最大,同时壳程压力损失也最高。螺旋角为15°,阻流板长度为5r/8时,较无阻流板时换热器综合性能基本相同,壳程传热系数增加7.5%—8.5%。计算结果为改进螺旋折流板换热器折流板结构、优化折流板间三角区、强化换热器传热等方面提供了理论依据。

带阻流板的高速深V艇减阻机理研究

阻流板具有调节艇体姿态从而降低阻力的作用,在滑行艇上效果明显.针对某高速深V快艇,利用数值计算的方法,探究了阻流板在高速深V艇减阻机理.对该快艇的阻力数值计算方法进行研究,从计算区域大小、网格数量和湍流模型三个方面确定该快艇的阻力数值计算方法,获得的数值计算结果与水池模型试验对比误差在2%~6%之间,满足工程精度要求.在该方法的基础上对过渡段和滑行段两个典型状态下,不同阻流板伸出长度下的阻力性能及运动姿态进行预报.结合自由面兴波和艇体表面压力分布来对阻流板的减阻机理进行分析,获得该艇阻力性能最优所对应的阻流板最佳伸出长度值.

带阻流板和水平翼的高速深V型复合艇新构型

以某高速深V型快艇为研究对象,采用阻流板与水平翼组合附体的方式对其进行计算流体动力学(CFD)水动力性能数值模拟。对该复合快艇在过渡状态和滑行状态下的阻力性能及航行姿态进行评估;结合自由面兴波和艇体表面压力分布情况,获得一种深V型复合艇构型设计方案。该复合艇的运动姿态相比以往的快艇得到大幅改善,在过渡状态下模型的总阻力值比原方案减少18.97%。

无阻流板式叶栅反推性能试验研究

开展了基于二次流喷射控制的无阻流板式叶栅反推装置的模型试验研究。在双流路跨/超声速叶栅试验平台上,研究了不同风扇出口压比、二次流压比、二次流喷射位置及二次流喷射角度等多工况条件下的无阻流板式叶栅反推特性及效率。从试验和分析结果可以得出:风扇出口压比、二次流压比对反推性能存在复杂的关联关系,二次流压比小于某值时,随着风扇出口压比增加,反推流量比增大,而二次流压比超过此值时,随风扇出口压比的增加反推流量比减小;并且存在最佳的二次流喷射位置(58.77mm≤Xj≤77.87mm)及喷射角度(θ=60°)使得无阻流板式叶栅反推效率最高。

前阻流板对汽车气动性能的影响（续2）

1）车体底部气体流动状态改变。增加前阻流板后，一方面使得车体底部的气流通过量明显减少，流速降低，气体对前机舱底部凸起部件的冲击减弱，

阻流板管跨结构涡激振动耦合简化模型

管跨结构的涡激振动分析是海底管线疲劳分析和安全评价的重要环节。然而对于带阻流板的管跨结构,由于其结构的特殊性,导致流场在绕流过程中产生的升力系数具有明显的非对称性。传统涡激振动的研究方法,无论是否考虑液固耦合作用,都无法考虑升力的非对称性。针对带阻流板的管跨结构特点,提出了升力系数幅值和升力系数附加值的概念,升力系数幅值主要描述升力的对称性,升力系数附加值主要描述升力的非对称性。另外针对带阻流板的管跨结构,提出了考虑液固耦合条件下的简化计算模型。

电除尘器阴极阻流板优化设计

为得到阴极阻流板的最佳形状和气流速度,对加装阴极阻流板后电场通道内的气流进行模拟。使用Gambit软件建立计算模型,利用Fluent软件计算得到电除尘器电场通道的气流速度分布。模拟及计算结果表明:加装阴极阻流板,能在电晕线附近形成低流速区,利于阴极收尘;加装管状阻流板时气流分布相对较好;阻流板形状一定时,降低烟气流速利于改善气流分布。

前阻流板对汽车气动性能的影响(续1)

文章针对某轿车模型,从整车减阻的目标出发,利用STAR-CCM+软件,采用空气动力学数值模拟的方法,研究了汽车前部阻流板对整车气动阻力和冷却模块通风量等影响。结果表明,通过在前车体下部添加阻流板,整车的气流状态得到改善,具有减小整车气动阻力和提高冷却模块的冷却性能等重要作用。阻流板的高度和位置是影响其减阻效果的关键因素。通过添加前阻流板和封闭前格栅等措施,达到了预期的整车减阻目标。

阻流板对双桨船阻力和伴流场影响数值研究

基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方法针对安装了3种不同深度阻流板的DTMB5415船模进行数值计算,以研究阻流板对船舶阻力以及伴流场的影响.分析了安装阻流板前后的船舶水动力性能,并探讨了船艉波形、船身压力以及轴向标称伴流场的变化.研究结果表明:阻流板的安装能够降低DTMB5415的阻力,平均减阻率可达4.19%;船体虚长度的增加以及方尾船尾流场的改善是船模总阻力降低的主要原因;阻流板的安装增大了船舶尾部的边界层厚度以及轴向标称伴流,当弗劳德数Fr=0.35时,d/LPP=0.001 5(d为阻流根深度,LPP为船长)的桨盘面平均伴流分数增大了11.9%.

阻流板对滑行艇阻力性能的影响

为研究阻流板对滑行艇阻力性能的影响,进行了不同阻流板深度下的滑行艇模型试验研究,并通过Star-CCM+软件平台对试验工况开展模拟,分析了阻流板的作用机制。结果表明:合适深度的阻流板能够有效的降低滑行艇的阻力和提高运动稳定性;与试验值相比,数值计算的中低速阻力误差小于5%,高速误差小于10%;阻流板减阻的主要原因是改变了艇底的压力分布,降低了航行纵倾角。

抗流致振动的压水堆控制棒导向筒阻流板设计与数值分析

压水堆的堆芯上腔室中的控制棒导向筒可使控制棒在其内平滑地被提出或插入堆芯。堆芯上腔室内掠过控制棒导向筒的横向流从导向筒壁面的流水孔流入导向筒内部,会诱发控制棒的流致振动。流水孔的作用是在控制棒下落时排出导向筒内的水以减少控制棒下落阻力,使控制棒及时落入特定位置从而保证反应堆的安全。如果流水孔的尺寸过大,落棒阻力较小,但控制棒的流致振动会增强;反之亦然。虽然在常规设计中核算了流水孔尺寸以平衡落棒阻力和流致振动,但是压水堆核电厂还是会经常出现由上述问题引发的落棒延迟或控制棒流致振动过大问题。为了解决上述问题,本研究提出了改进设计方案,即在导向筒流水孔的前部设置阻流板,减小通过流水孔进入控制棒导向筒的流体。对控制棒周围的流体进行三维数值模拟,根据计算出的控制棒周围的流速,比较和评估改进设计前后控制棒周围的流动特性。计算结果表明,与改进设计前相比,改进后设计中控制棒周围的横向流动明显减弱。

阻流板对陶瓷燃烧器及燃烧室内流动过程的影响

应用计算机模拟的方法 ,在不考虑燃烧的冷态情况下 ,研究了热风炉燃烧室内的气流分布规律 在此基础上 ,比较了 2种不同设计方案的气流流动特征 ,尤其是研究了燃烧器空气通道内阻流板的设置与否对空气和煤气的流动和混合的影响 结果表明 ,阻流板的设计对加强空气和煤气的混合有着极为重要的作用 ,同时也增加了空气管道的阻力损失 。