基于无人潜水器水动力特性的拖曳水池设计分析

文章根据某款无人潜水器的运动特性,提出了一种拖曳水池设计方案,介绍了水池的设计尺寸与拖车速度、加速度和制动减速度之间的关系,并考虑拖曳水池阻塞效应的影响,最终确定了拖曳水池的主要尺寸包括水池的长度、宽度和深度等参数,为进一步研究无人深潜器的水动力特性提供了基础场地分析及验证。

拖曳水池拖车结构设计与分析

拖曳水池试验是研究船舶性能的基本方法,为满足船舶试验的需要,设计了一种适用于试验领域拖曳水池的拖车结构,简述了拖曳水池拖车的基本组成,建立了基于参数设计的完整拖车三维实体模型,并对拖车抗倾覆稳定性进行校核计算,采用有限元软件建立简化后3种强度和刚度提升方案的拖车模型,采用有限元分析方法分别对其进行强度与刚度分析计算,通过对比不同方案的计算结果,得到相对最优方案的模型参数。经分析计算可知,优化后的模型强度和刚度均能够满足实际需求。

月池开放和封闭状态下钻井船阻力性能试验研究

[目的]为分析多功能钻井船月池封闭或开放状态下月池结构对船体阻力性能的影响,开展带月池结构的钻井船模型水池试验。[方法]以某多功能钻井船为例,研究在规则波和不规则波下的船舶运动响应。试验中,通过挂钩连接拉力传感器测量船模在静水和波浪中的阻力,利用加速度传感器分析船首、舯和船尾的加速度特性。[结果]结果表明:在轻载工况及月池开放时,船舶阻力较大;在设计载重工况及月池封闭时,船舶静水阻力较大。在规则波下,月池封闭使船尾加速度降低了58.2%,船首阻力降低了46.7%,垂荡运动响应最大幅值减小41.8%;在不规则波下,船首阻力峰值约为船尾的10倍,相比于月池封闭时,在相同时间内月池开放时阻力峰值出现的次数更多。[结论]研究表明,设计载重工况的差异使船体水线面面积改变,影响了船舶静水阻力,而月池封闭不仅降低了船舶运动加速度及阻力,而且有效改善了纵摇及垂荡运动响应幅值,这为带月池结构的钻井船结构型式的设计提供了数据支撑。

数值拖曳水池与潜艇快速性CFD模拟研究

详细介绍了中国船舶科学研究中心所建立的数值拖曳水池中的潜艇快速性CFD模拟研究。明确了潜艇阻力、流场、自航(艇/桨干扰)水动力以及螺旋桨敞水水动力的计算方法。同时对潜艇快速性算例进行了系统分析,详细给出了数值预报精度。这些算例的计算模型包含15条系列回转体模型、10条系列全附体潜艇模型、SUBOFF潜艇模型、多条供计算验证所用的潜艇模型和螺旋桨模型。文中的研究结果是数值水池的重要组成部分,可资今后潜艇绕流数值计算借鉴与采用。

港珠澳大桥沉管隧道长大管节水动力性能试验研究

港珠澳大桥建设遇到颇多的挑战,其中6km长的海底沉管隧道是整个工程完成的关键控制节点之一,沉管管节的沉放等待、沉放过程中的水动力及运动响应是施工中必须认真考虑的。基于相似理论和相对运动概念,在拖曳水池完成沉管管节系列水动力学试验,得到沉管管节在不同风浪流载荷组合作用下的管节受力,可为港珠澳大桥海底沉管隧道的施工提供指导和建议。

拖曳水池方案设计

结合一新建水池介绍了船模拖曳水池的设计理念及方法,阐述了水池主要尺度与拖车速度、加速度、制动速度的关系,指出了确定水池长度、宽度、深度应注意的问题,分析了系列速度段拖车速度运行状况,于一年内不同时段先后开展了5次重复试验,用以跟踪研究水池拖车系统稳定性,5次试验数据重复性好。为验证试验精度,与其它两个水池开展船模静水阻力比对试验,结果显示比对试验数据吻合。

带前置导叶桨潜艇自航试验的数值模拟与自航因子预报

本文根据RANS代码,采用移动网格滑移交接面技术对假想的带前置导叶潜艇的自航试验、螺旋桨敞水试验进行模拟,并依据试验结果验证之,发现该方法能够较好地预报螺旋桨推力、扭矩。而后,与潜艇阻力试验相结合,预报潜艇自航因子,通过与试验结果的比较分析,验证了方法的可靠性。

减压拖曳水池中空泡螺旋桨脉动压力测试研究

本文研究了在减压拖曳水池中进行空泡螺旋桨诱导的船尾脉动压力的测试方法 ,并且测试了某一多功能货船模型的船尾脉动压力。通过测试结果分析 ,并与相同螺旋桨模型在空泡水筒中的测试结果进行比较 。

粒子图像测速技术在拖曳水池中的应用

粒子图像测速技术 (PIV)在大型拖曳水池中的应用面临着很多困难 ,诸如 :水下激光片光照明、粒子图像捕捉、船舶流动的复杂程度、测量面积较大、粒子示踪、水下支架振动等。文章介绍了近十年来国内外PIV技术在拖曳水池中的应用和发展 ,对岸基式 PIV和随车式 PIV的优缺点做了比较与分析。还介绍了几个典型应用 ,即 6∶ 1椭球周围的速度及涡量分布的测量 ;不同尾附体连接形式的水下回转体伴流场测量 ;水面船首波流动结构的研究。文章还介绍了 Iowa大学对拖曳水池 PIV测量不确定度的评估研究。分析表明 ,国际水池

拖曳水池随车式PIV技术的研究与应用

PIV(粒子图像测速)技术在拖曳水池中的应用面临诸多困难。与水池岸基式PIV相比,随车式PIV具有设置灵活、连续采集的优点。介绍了中国船舶科学研究中心(CSSRC)拖曳水池随车式PIV技术的特点与功能及其发展。介绍该系统的三个应用:高速水面船模支架周围流动观测;全附体下带与不带前置导叶、螺旋桨的水下回转体模型尾部区域流场测量及两种不同艉附体与主体连接形式的水下回转体尾部流场的测量。展示了该系统的发展历程及其在船舶流场研究中的作用与应用前景。

聚合物减阻涂层在赛艇上的应用

为了减小赛艇航行中所受摩擦阻力,以改善其水动力学性能,提高运动员比赛成绩,提出了一种符合国际艇联规定的新型减阻技术.采用高压空气喷涂工艺,将涂料喷涂到赛艇表面,涂料固化后形成聚合物涂层.在深水拖曳水池中,分别对常规水力学光滑的赛艇和涂敷聚合物涂层的赛艇进行了阻力测试.测试结果表明,与常规水力学光滑的赛艇相比,涂敷聚合物涂层的赛艇所受摩擦阻力有所下降;随航速提高,摩擦阻力下降的绝对值呈增长趋势,聚合物涂层的减阻效果更加明显。

竖轴潮流能水轮机水动力性能水池试验分析

针对竖轴潮流能水轮机的水动力性能,在拖曳水池中开展模型试验研究。在若干给定的转速和流速情况下考察水轮机能效指数。改变水轮机模型的结构形式及其工作环境,分析尖速比、叶片偏角以及密实度对能效指数的影响。研究竖轴潮流能水轮机在波流耦合作用下的水动力响应,分析波浪对水轮机能效指数的影响。期望试验结果可为相关研究人员提供技术支持。

飞机尾流观测研究进展

飞机尾流观测试验是研究飞机尾流演化耗散行为的基础。受到不同大气环境的影响,针对巡航、进近等阶段的飞机尾流观测具备一定的挑战性。本文综述了以风洞和拖曳水池为主的飞机尾流实验室观测,以及以激光雷达及微波雷达为主的飞机尾流现场观测的研究成果和研究进展。尾流的风洞观测试验能较好地实现对近区内飞机尾流卷起、发展、脱落,特别是对近区内尾流合并过程(包括飞机翼尖涡、襟翼涡、水平尾翼涡、发动机喷流间的合并)的观测;尾流的拖曳水池观测试验能较好地实现对飞机尾流在扩展近区、及中区内演化过程的观测。尾流的现场观测试验能有效地获取飞机尾流在真实大气背景场中的演化耗散过程,从而为研究不同大气背景条件对飞机尾流的影响,并进而建立飞机尾流动态间隔标准提供重要参考。

五边形筒型桅杆模拟风载试验研究

以舰船筒型结构的全封闭型隐身桅杆为研究对象,测量舰船在航行时,桅杆由于流体作用所受的实际风载。在船模拖曳水池中进行该模拟风载试验时的雷诺数范围为1.40718×105～1.05526×106。采用DEWE 2010型数据采集系统,测量流体在不同速度、角度的条件下,桅杆的受力。在试验中,我们观测到了除了阻力和升力之外的垂向力,以及这些力随速度和来流角的变化趋势,为今后桅杆的设计提供有价值的参考。

基于微纳气泡示踪的拖曳法ADCP流速测试

声学多普勒剖面流速仪(ADCP)设备在水文领域保有量大、应用广,但如何对其进行量值溯源,确保现场测量数据准确可靠是用户非常关注的问题。分析ADCP的测试现状,阐述ADCP的6个测试参数,分析出流速测试是核心;利用微纳气泡作为示踪粒子,尝试解决静止水体无反射粒子的问题,为ADCP流速测试提供支撑;以TRDI的WHR600-1型ADCP为例,说明ADCP流速测试过程和试验数据处理方法。得出微纳米气泡是ADCP拖曳水槽水跟踪测试较好的示踪物质,进而实现ADCP水跟踪流速测试。为拖曳水槽ADCP测试改造建设提供技术思路,并给出实验室测试建议。

拖曳水池阻塞效应对不同船型影响数值研究

在进行变尺度船模系列试验、大尺度船模自航试验、几何相似船模尺度效应试验或者比较不同尺度水池的试验结果时,必然要遇到阻塞效应问题.在水池尺度较小、船模尺度相对较大时,阻塞效应尤其突出.阻塞效应混在各种分析结果中,影响结论的准确性,必须予以修正.采用计算流体力学(CFD)方法,通过改变计算域的大小来改变阻塞比,利用流体体积分数(VOF)方法捕捉船舶的自由液面,计及升沉和纵倾两个自由度,对两种船型进行了不同阻塞比、不同航速下的阻力数值计算,探究船型、水池宽度和深度与阻塞效应影响程度的关系,获得了阻塞效应的影响规律,并对拖曳水池的阻塞效应修正提出了合理化建议.

拖曳水池中方向谱造波机及其产生波浪特性

文章介绍了研制的多向不规则波造波机系统,由20块造波板组成,安装在7 m宽、160 m长的船舶拖曳水池中,利用边壁反射原理,在整个试验区内都可产生多向的不规则波。采用了分段造波的技术以配合拖曳水池中拖车的工作,同时实现了在拖车上遥控造波的功能。实际模拟波浪结果表明,在水池的不同位置模拟的多向不规则波,其实测频谱和方向分布与理论曲线非常接近。多向不规则波传播试验结果表明,该造波机系统可在整个水池试验区内产生所要求的多向不规则波,能够满足科学试验使用要求。

船模水池拖车系统设计分析

结合一新建拖曳水池的拖车轨道系统,介绍拖车和轨道系统的基本构成和设计理念,分析总体目标及实现方式。建立拖车轨道系统的有限元模型,并对其结构力学特性及共振条件进行分析,提出新建拖曳水池应注意的几个要点。

新建船池质量探讨

介绍了该校新建的船模拖曳水池概况,以及水池轨道、拖车性能指标,给出船模试验的初步结果,试验结果表明,该水池的各项性能指标良好。能满足教学科研和工程上的试验要求。

高速拖曳水槽水动力特性及尾空化实验研究

介绍了作者发明的一种新型的窄通道高速拖曳水槽,对不同头型的方形及圆形截面的模型进行了高速拖曳实验,实验模型的最大速度可达约18m/s。通过高速摄影仪进行实时记录,对模型的运动特性以及空化尾迹特性进行了研究。实验结果显示,圆形截面模型的速度曲线更加稳定;对于方形截面的模型,头型为90°角的模型加速性能最好。