子母无人机多体分离气动特性模拟

子母机多体分离过程中气动干扰特性的分析是集群无人机发射技术的重要研究方向。基于动态嵌套非结构多面体网格技术,耦合求解流场非定常N-S方程与刚体六自由度运动方程,实现了子母机多体分离过程的精确模拟。首先,对母机的气动干扰区和子母机的分离方式进行分析,其次,计算得到整体状态时子母机以及子机与子机之间的气动干扰特性,最后,根据多体分离过程中子机运动状态的变化情况,进行安全特性评估。研究结果表明:相对于减速分离,加速分离能够快速脱离气动干扰区,安全性更高,并且随着子机数量的增加,子机机翼的距离不断减小,在一定程度上减弱了子机的翼尖涡对翼面的影响,增大了子机的升力。

基于RANS法的船舶阻力及自由运动预报

文章介绍了基于RANS法求解船舶自由运动水动力性能的方法。通过对流域设计、网格划分方法、运动求解法及湍流模型的选择等进行完整的讨论与分析,提出了一套求解船舶自由运动的RANS方法。以低速船(KCS型船模)及高速船(Fridsma滑行艇)为计算对象,计算结果验证了RANS法在预报船舶自由航行时水动力性能的实用性。

三体滑行艇纵向运动稳定性的数值模拟

为了研究三体滑行艇在高航速下的纵向运动稳定性,利用重叠网格技术对三体滑行艇在失稳时产生的"海豚运动"现象进行CFD仿真。根据艇底的压力分布特征分析了发生"海豚运动"的机理;利用二分法制定了若干计算工况,得到静水航行时的稳定速度上限线和失稳速度下限线,实现了对纵向稳定性界限曲线的逼近。将数值计算结果与模型试验结果进行对比分析,计算值与实验值吻合较好,表明该数值方法具有较好的实用价值。

三种CFD方法计算敞水导管螺旋桨推力特性结果观察

以Ka4-70螺旋桨配以19A导管为研究对象,采用重叠网格法、多参考系法和滑移网格法三种工程常用计算方法计算了在一定来流条件下得到的导管螺旋桨的推力特性,并对比分析了三种方法的优势和不足.计算结果表明:三种计算方法均可以对导管螺旋桨的敞水推力特性进行满足工程需要的可靠、有效的预报;在计算速度上,多参考系法最快,滑移网格法其次,重叠网格法最低;而在计算精度上,滑移网格法最高,重叠网格法其次,多参考系法最低.

基于动态前缘下垂的提升旋翼前飞性能的研究

针对直升机前飞时后行侧桨叶的动态失速现象,将目前已有的动态前缘下垂的流动控制方法应用于三维尺度的前飞状态旋翼流动控制中,建立了基于动态前缘下垂的提升旋翼气动性能的数值模拟方法。以跷跷板式旋翼为研究对象,使用运动嵌套网格方法及基于径向基函数的网格变形技术,积分形式的雷诺平均N-S方程为主控方程。探究了桨叶r/R=0.75~1处的前缘动态下垂对前进比为0.3时的旋翼气动特性的影响。研究发现,在后行侧使用动态前缘下垂可以有效抑制桨尖附近分离涡的生成和发展,对提升旋翼的升力系数和剖面法向力系数、降低扭矩系数,从而提升旋翼的等效升阻比有显著作用。在一定的范围内,随着前缘下垂幅值的增加,控制效果更好。

不同海况等级对某水下航行体发射影响的仿真分析

针对海况等级对潜射体水下发射的影响响应的数值仿真问题,基于计算流体力学软件对潜射体采用重叠网格技术进行建模仿真,研究了海况等级对航行体出水过程弹道和姿态的影响,通过对潜射体出水时的速度、偏转位移、偏转角度等参数的监测,仿真鉴定评估了不同海况下潜射体能否安全出水。仿真结果表明:1级海况下航行体受到波浪的扰动影响微乎其微,随着海况等级的提高,航行体受到的扰动增加,海况等级达到5级时,航行体出水过程受到的扰动最大,出水后偏转角度达到最大。同等级海况下,不同的波向对航行体产生不同的影响,顺浪对航行出水产生的扰动影响最小。

三维回转运动条件下水下潜器系统导管螺旋桨推力特性研究

采用多重重叠网格技术模拟一对称立式水下潜器在三维回转运动过程中水下潜器系统及其系统中导管螺旋桨的水动力特性,提出一种水下潜器三维回转运动数值计算模型,通过指定叠加运动来控制螺旋桨的旋转来对水下潜器的三维回转运动方式进行操纵。计算结果表明:提出的水下潜器三维回转运动数值计算模型可以预报水下潜器三维回转运动的动力状态;水下潜器在其三维回转运动过程中,导管螺旋桨发出的推力表现出稳定的周期性的变化;相比于二维回转运动,水下潜器在进行三维回转运动过程中,由于垂向运动速度分量的存在,导致水下潜器导管螺旋桨推力较二维回转运动条件下小,潜器主体所受垂向流体阻力较二维回转运动条件下更大且波动更加剧烈。

静水中高速艇纵向运动数值模拟

为准确估算高速艇在静水中航行的水动力性能,以某高速艇为研究对象,基于CFD(Computational Fluid Dynamics)技术,应用切割体网格和重叠网格、两相流、VOF模型、6-DOF模型等物理模型和k-ε湍流模型,对静水中高速艇升沉、纵摇耦合运动进行数值模拟,分析了高速艇阻力随航速变化及运动过程中纵倾角度和重心位置的变化情况,并将计算结果与船模实验值进行了比较,以证明高速艇纵向运动水动力性能数值模拟方法的可行性和准确性.

基于SC/Tetra重叠网格法的交叉旋转模型分析

为解决流体力学计算中部分区域作复杂相对运动以及固体空间接触等问题,介绍重叠网格法的计算原理,基于SC/Tetra软件,利用八叉树方法对含有2块各自绕轴旋转的板的交叉旋转模型进行网格划分,计算得到其流场的矢量流速分布,结果表明由于网格过渡得很好,旋转区域的形状对计算结果影响很小,旋转区域与周围区域的变量能得到很好的过渡.SC/Tetra软件具有完善的重叠网格计算功能,能有效解决相对运动问题,且操作简单、计算结果准确.

三体船波浪增阻与纵向运动数值模拟及试验研究

为了研究三体船航速及不同波陡波浪参数对其波浪中增阻及运动响应的影响,本文首先对三体船在静水中的阻力进行了数值模拟;其次,通过数值模拟计算了三体船在迎浪规则波中总阻力及纵向运动响应,进而得到波浪增阻,并根据试验结果对数值计算结果进行了验证;最后,研究了三体船在短波和长波中波浪增阻和纵向运动响应随波陡变化的非线性特征。研究结果表明,数值计算结果与试验结果吻合较好,三体船在高航速时纵向运动响应剧烈,重叠网格数方法更适合模拟三体船高航速纵向运动。三体船在高航速时运动及增阻的非线性更加明显,波陡变化带来的非线性影响在长波波浪条件下更加明显。

基于重叠网格的全垫升式气垫船垫升运动数值模拟研究

论文采用基于重叠网格的CFD方法模拟气垫船航行中的气垫兴波、泄流和垫升运动。在气垫区域控制方程中添加质量源项模拟升力风机对流场的影响,并对气垫船模型进行了合理简化。通过陆地和水面静垫升高度的计算结果与理论公式结果的比较验证了论文方法的合理性。对气垫船登滩过程垫升运动的研究表明,在水深小于一定限值后垫升高度随水深减小而增大。对气垫兴波的研究表明,垫升运动使兴波阻力的计算结果增大,并且更接近模型试验的测量结果。