不可压缩液体中A由气核分叉特性研究

空化气泡会引起强烈的声辐射和舰船壳体振动，自由气核振动的跨临界分叉研究对寻求空化气泡的生成机理具有重要意义。通过建立不可压缩液体中自由气核的振动模型，由中心流形定理对该振动模型进行约化，得出中心流形上的跨临界分叉方程，通过该振动模型的分叉研究，提出了产生气泡的新机理，并进行了仿真实验加以验证。仿真结果表明，跨临界分叉是自由气核产生气泡的一条途径。     

非理想气泡振动混沌特性应用

通过计算非理想气泡振动模型的Lyapunov指数谱,绘出气泡振动模型的关联维与嵌入维关系图,得到气泡振动的关联维数,验证了非理想气泡振动的混沌特性。在此基础上,计算了气泡振动由倍周期分叉通向混沌过程中所对应的模糊函数,并绘制相应的模糊函数图形。结果表明,混沌响应信号作为主动探测信号将具有较强的分辨力,该结论为水下目标混沌信号检测奠定了理论基础。     

自然空化流动数值模拟中参数取值影响的研究

探索了应用商业软件Fluent6.2进行自然空化计算的方法.通过设定不同气核质量分数对半球头回转体的自然局部空化作了模拟,研究了气核对自然空化计算结果的影响.通过设定边界湍流参数计算了平头回转体的自然超空泡,研究了湍流参数设定对自然空化计算结果的影响.通过对圆盘空化器的超空泡计算,得出结论:气核含量主要影响超空泡尾部形态,湍流参数主要影响空泡尺度.多个算例的计算结果与相应的实验结果以及经验公式计算结果进行了比较,符合良好.     

气核对空化的影响—法国的研究进展

空化机理的研究表明空化核对空泡的起始与发展以至于空泡噪声都有显著的影响。近几年来，法国空化界对这一问题的研究较为深入，本文综述了在法国在这一领域所取得的进展。首先对空化核问题进行了历史回顾，然后以试验结果分析了气核的存在对空化性能的影响。最后阐述片状空泡向泡状空泡转变过程中气核的作用。     

空泡水筒中播核的原理及方法——法国的研究综述

近几年空化问题的研究成果表明,空泡水筒中要实现空泡状态的模拟,必须模拟空化核谱,法国空化界对气核的相似原理以及空泡水筒中气核播种的方法进行了较深入的探讨,所发展的用过饱和水产生和注入气核的方法已成为法国国各水筒播核的常规方法,本文综述了关于气核的相似问题的研究结果,并简要地介绍了法国各水筒采用的播核方法及其原理。     

船舶骑浪运动的分叉研究

在纵荡运动模型的基础上,应用非线性动力学理论对骑浪产生的机理进行了研究,确认了骑浪运动是一个从周期运动到骑浪的过程,其中经历了两次分叉.给出了导致骑浪发生的危险临界参数值,以及周期运动和骑浪运动区域划分.     

鱼雷定深航行稳定性的分叉分析

鱼雷定深运动方程含有诸多的非线性项,用传统的分析方法对其稳定性进行研究有较大难度。运用非线性科学中的分叉理论,选定鱼雷定深运动方程中的某一流体动力系数扰动值为分叉参数,系统地分析在经典比例微分深度控制系统作用下,鱼雷在退化平衡点处的航行稳定性。利用中心流形定理,推导出系统状态变量解析表达式,对系统Hopf分叉进行分析,并进行仿真验证。结果表明,流体动力系数变化使定深航行产生Hopf分叉,并给出了确保鱼雷稳定航行的流体动力参数取值范围。     

超声降解废水机理及空化气泡运动过程数值模拟

阐述了超声降解废水的机理,并根据以体积作为动力学参数的气泡动力学模型进行数值模拟,结果表明,低频下的空化强度更大,更有利于降解过程,而驱动声压和初始气泡大小则存在一个最佳值,同时与传统的R-P方程作了比较,两个模型模拟结果基本一致,表明本文所用模型也适用于对气泡运动过程的模拟.     

Research progress and application of computational method for hydrodynamic noise from air-water interface北大核心CSCD

含水气界面水动力噪声是船海工程结构物经常遇到的一类典型重要噪声,具有机理复杂、声源形式多样、传播影响因素众多等特点。含水气界面水动力噪声与自由面相互作用,受空化、水气泡混合流等影响,对舰船的隐蔽性造成很多负面影响,具有重要的研究意义。分别从自由面噪声、空化噪声和水气泡混合流噪声3个方面进行介绍,并阐述相应噪声的计算方法以及在噪声计算时需要考虑的关键问题和目前所采用的解决方案。最后,展望未来的研究发展方向。     

鱼雷定深航行稳定性的分叉分析

鱼雷定深运动方程含有诸多的非线性项，用传统的分析方法对其稳定性进行研究有较大难度。运用非线性科学中的分叉理论，选定鱼雷定深运动方程中的某一流体动力系数扰动值为分叉参数，系统地分析在经典比例微分深度控制系统作用下，鱼雷在退化平衡点处的航行稳定性。利用中心流形定理，推导出系统状态变量解析表达式，对系统 Hopf分叉进行分析，并进行仿真验证。结果表明，流体动力系数变化使定深航行产生 Hopf分叉，并给出了确保鱼雷稳定航行的流体动力参数取值范围。     

水下点火推进尾空泡振荡的研究

本文通过对水下航行体垂直发射出筒后尾空泡内点火推进过程的数值模拟研究,获得了其尾空泡演化的一般规律,并与相应的试验结果进行了对比;进而给出了燃气尾空泡周期性地膨胀、颈缩、阻滞、脱落的演化规律,以及与尾空泡内的压力振荡、喷管扩张段内激波前后移动的相关性。研究表明:水下航行体尾空泡内点火与空中点火、水中直接点火形成的燃气射流存在明显差别,水下点火推进同时会形成对水下航行体额外的振动激励;尾空泡收缩阶段,亚音速射流在尾空泡颈缩处膨胀加速,使尾空泡持续颈缩进而形成对燃气的阻滞作用,是形成尾空泡近似周期性形态演化、空泡压力剧烈振荡的主因。     

水下爆炸二次脉动压力下舰船抗爆性能研究

将船体梁视为两端自由的Timoshenko梁，在借用二维切片法和水弹性方法的基础上，计算船体染在水下爆炸二次脉动压力下的响应特性。同时，还建立了在考虑水面效应和气泡运动时舰船受到二次脉动压力的计算模型。最后，分析了浮筏式减振装置在水下爆炸二次脉动压力下船用设备的减振抗冲性能。     

水下发射航行体空泡、气泡和自由面相互影响的理论研究

基于势流理论、细长体理论和奇点分布法,对水下发射过程中的航行体空泡、自由面和筒口气团的相互影响开展了理论研究。文中用一个奇点模拟气团、用沿轴线分布的奇点模拟细长体形状的航行体和空泡,建立了自由面影响下的气团和空泡相互耦合的动力学模型,提出了非定常流场中带气体泄漏现象的含气空泡的压力估算方法。实验结果验证了文中提出的模型的合理性。     

水下爆炸气泡载荷作用下船体梁的动态水弹性响应

文章基于势流理论,针对水下爆炸气泡脉动载荷作用下船体梁的动态水弹性鞭状响应及其共振效应进行了研究。阐述了水下爆炸气泡与船体梁之间的流固耦合理论分析,并分别建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和一个船体梁的弹性响应的计算模型。文中以两条实船作为算例,研究了刚体运动对船体梁弹性振动响应的影响,分析了船体梁在气泡脉动载荷作用下产生的共振破坏的机理。     

减压条件下深水圆柱附近气泡的运动特性

为深入探究气泡与附近潜艇的相互作用规律,采用电火花气泡发生装置与高速摄像分析系统,在减压环境中对近似潜艇的深水圆柱周围不同位置的气泡进行研究。并以气泡通过圆柱结构中心的铅垂线为界的分类情况讨论深水圆柱周围气泡的动态变化。实验结果表明：圆柱结构附近的气泡的运动主要取决于气泡与圆柱结构间相对的攻角以及气泡质心到就近圆柱壁面的无量纲距离这两种因素的影响。在此基础上同时考虑减压环境中浮力的因素分析了浮力参数及攻角和爆距半径比对气泡第一周期运动时间和位移的影响,并总结圆柱下侧气泡不同爆距半径比下射流宽度的作用范围变化规律。研究结论为圆柱状的潜艇结构在水下受到攻击时的毁伤状态提供了参考。     

水下爆炸气泡脉动载荷影响因素分析

水下爆炸中的气泡脉动载荷是造成舰船总体毁伤的主要原因,气泡载荷的准确预报对舰船抗冲击设计研究具有重要意义。基于势流理论,建立考虑气泡迁移效应、自由表面效应的水下爆炸气泡脉动模型。通过不同药量和气泡沉深的算例,对迁移效应和自由表面效应这两种影响因素进行比较分析,详细讨论两种因素对气泡脉动的影响。最后,将气泡脉动载荷的数值计算结果与经验公式进行对比和验证,结果吻合良好。算例表明,考虑迁移效应、自由表面效应的气泡脉动模型可以对中场水下爆炸气泡脉动载荷提供较准确的预报。     

超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的技术分析

船舶动力技术水平关系到国家经济发展与军事安全,其中实现其发动机排气余热高效利用是一项关键技术.船舶具有多种余热利用的途径,现代船舶对于电能的需求越来越大,利用余热进行发电具有前景.超临界二氧化碳具有良好的密度和流动特性,可在中低温区实现高效的涡轮机械作功,相比温差发电或燃气轮机发电具有明确的效率优势.本文对比分析了超临界二氧化碳涡轮发电的发展现状和关键技术,并针对船舶参数开展30 kW级超临界二氧化碳涡轮发电机的研制,在氮吹试验中实现了36 kW/36.5 kr/min的功率输出,可进一步验证并推进超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的发展.     

舰船特种自消隐气幕技术研究

气幕技术在现代舰船的减阻和隔声降噪等方面均具有广阔的应用前景,而现有气幕技术使用中存在次生暴露和尾流加重等严重不足。为进一步改善气幕技术在现代舰船上的推广应用,本文提出了一种研制特种自消隐气幕的新思路,从其设计的基本思想、化学反应原理等方面开展了初步研究,并以实验验证了它的可实现性。     

Hydrothermally degraded carbon fiber / epoxy plates subjected to underwater explosive loading in a fully submerged environment

An experimental and computational investigation was conducted to evaluate the underwater blast response of fully submerged carbon fiber composite plates after prolonged exposure to saline water. The material was a biaxial carbon fiber/epoxy composite with a [±45°] fiber orientation layup. The plates were placed in a saline water bath with a temperature of 65 °C for 35 and 70 days, which simulates approximately 10 and 20 years of operating conditions in accordance to Fick's law of diffusion coupled with Arrhenius's Equation and a reference ocean temperature of 17 °C. Underwater blast experiments were performed in a 2.1 m diameter pressure vessel. The composite plates were placed in the center of the vessel while fully submerged in water, and an RP-85 explosive was detonated at a standoff distance of 102 mm from the center of the plate. Two cases of fluid hydrostatic gage pressures were investigated: 0 MPa, and 3.45 MPa. Two high speed cameras were utilized for three-dimensional Digital Image Correlation, which provided full-field displacements and velocities of the composite plates during underwater blast loading. A third high speed camera captured the behavior of the explosive gas bubble. Moreover, the pressure fields generated by the explosive detonation and resulting gas bubble were recorded with tourmaline pressure transducers. A water diffusion study was completed which showed that the diffusion of water into the composites reached a point of complete saturation after 35 days of exposure. Quasi-static material characterization tests were performed before and after prolonged exposure to saline water. The properties obtained from quasi-static testing also served as material inputs for the numerical models. The quasi-static test results showed that the tensile modulus E_1,2 does not change with exposure to saline water, whereas the in-plane shear modulus G₁₂ decreases with saline water exposure. During blast loading, for the case of 0 MPa hydrostatic gage pressure, the gas bubble interacts with the composite plate substantially. In such an event, the out of plane displacement increased for saline water exposed plates when compared to virgin structures. For the case of 3.45 MPa hydrostatic gage pressure, the gas bubble does not visibly interact with the composite plate. In this case, the out of plane displacement for specimens exposed to saline water was similar to the virgin specimen. A fully coupled Eulerian–Lagrangian fluid structure interaction simulation was performed by using the DYSMAS code. The numerical simulations showed that the displacement of fully submerged composite plates is driven by the displacement of fluid, as well as the size of the gas bubble formed by the explosive rather than the peak pressure generated by the explosive. The numerical simulations were in agreement with the experimental findings in terms of pressure history and plate deformation.