高速船航态模拟与阻力预报CFD方法应用

中高速船在航行状态下,其航态与低速航行相比有较大的不同,对船舶的阻力有明显的影响。因此,此类船舶的阻力预报必须考虑船舶航行姿态的影响。现有公开发表的关于滑行艇垂向+纵向运动理论预报研究的资料不多见。基于Flu-ent平台对三维船体航态对阻力的影响进行研究,采用动网格技术模拟船舶的航态;同时,为了保证计算的连续性与稳定性,利用FLUENT二次开发平台,编写UDF程序,在离散的时间域内根据船体的受力对船舶运动进行干涉。计算结果表明该方法对船舶的水动力预报问题具有可行性。     

穿浪双体船阻力性能预报与模型实验分析

对自行设计开发的大型穿浪双体船WPC96(1 800 t级排水量)的阻力性能进行了理论预报与实验分析研究.将Michell积分推广为一般双体船兴波阻力计算公式,利用Michell积分的复积分形式进行数值编程计算,对该穿浪双体船船型在一定速度范围内的阻力性能有较高理论预报精度.在此基础上,通过改变片体间距,在理论计算和实验观测基础上研究了穿浪双体船两个片体间的兴波干扰.计算所得到的结果与实验数据基本吻合,证明该方法可以应用于穿浪双体船的阻力性能预报.     

断阶3体滑行艇阻力试验研究

通过3体滑行艇不同滑行面形式的对比模型试验,研究了断阶对3体滑行艇阻力性能及运动姿态的影响,比较了3体和单体滑行艇在有无断阶时的阻力性能特点,并对船体2侧喷溅进行了观察.结果表明：无断阶3体滑行艇在第2个阻力峰出现以前阻力与航态的变化趋势同无断阶单体滑行艇一致.加入断阶后3体滑行艇阻力与航态的变化与单体滑行艇加入断阶后的变化不同,断阶3体滑行艇第2个阻力峰消失,阻力随速度的提高而增大,断阶数目越多阻力增长越快;航态变化趋势与无断阶类似,第2次航态出现较大变化的时间随断阶数目的增多而提前.试验中观察发现：无断阶方案的2侧槽道有使喷溅流整顺和形成气垫的作用,而有断阶方案的槽道内喷溅流混乱.     

加装半潜附体穿浪双体船模型试验研究

提出应用减纵摇组合附体技术在穿浪双体船两片体艏底部分别加装一减纵摇组合附体,以改善其耐波性.针对原船型和改装后的复合船型开展了水池模型试验研究,试验内容包括静水阻力试验、规则波试验和不规则波试验,模型试验结果表明:加装组合附体船比原船静水阻力增加4％左右,且甲板上浪频率大幅降低,有效改善了原船的耐波性能.     

深 V 型高速双体船船型阻力性能试验

对深Ｖ型高速双体船型和圆舭型高速双体船型在相同主尺度下进行了比较研究．根据模型阻力试验结果，深Ｖ型高速双体船对阻力的影响是存在的，但这种影响远较单体深Ｖ型船要小．深Ｖ型高速双体船的阻力不但与长度排水量系数Ｌ／１／３有关，还与付汝德数Ｆｒ有关，而且横向斜升角亦起重要作用．对高速且长度排水量系数大的高速双体船，如能设计成良好的深Ｖ船型，则该种船型的阻力可望较相应的圆舭型双体船有所减小．这一结论与单体船情况采用深Ｖ船型具有根本的差别．     

某型低速船模型阻力试验研究

为了减少船舶阻力,在船速较低的肥大型船舶上,应用前伸型球鼻首会取得降阻效果。介绍了某改型低速船模型在拖曳水池中进行的静水阻力试验情况。有原型阻力试验结果,改进后的船型阻力试验结果,该船舶船首由倾斜式改为球鼻首形式的阻力试验。通过试验,检验了新型船的减阻效果,并估算了实船的有效功率,为该船的总体设计提供了依据。     

非对称片体双体船的水动力性能研究

研究双体船舶阻力性能和片体间作用对船型的优化和设计具有重要意义。本文基于CFD软件Fluent,采用VOF方法,研究了不同瘦削系数的常规双体船和非对称片体组成的双体船水动力性能,分析了双体船2个片体间的干扰效应,以及非对称片体结构对优化双体船水动力性能的作用。通过某一小尺度船舶不同航速下的静水阻力模拟,验证了本文数值方法的有效性。研究发现非对称片体结构可以在一定程度上有效优化双体船水动力性能。本文研究结果可对双体船的外形设计及结构应力分析提供理论支持。     

变航态推进器设计及水动力性能分析

为了改善变航态推进器的推进性能,设计了一种将前桨和后桨集成安装的水下变航态推进器.该变航态推进器采用了高速航态前桨和低速航态后桨相结合的方式,通过两个螺旋桨的转速匹配来提高推进性能.使用切割体网格划分方式对流场域进行网格划分,对推进器周围的流场进行网格加密,采用滑移网格实现螺旋桨的旋转.使用雷诺时均-斯托克斯(RANS)方法对变航态推进器的水动力特性进行了分析.从数值模拟结果可以看出:转速匹配有利于水动力性能的提升,但由于存在摩擦阻力,转速匹配不能完全抵消高速螺旋桨引入所带来的水动力性能下降;同时,旋转的前桨有助于降低后桨表面受到的不定常力.     

油气两相流流过弯管的局部阻力特性研究

以油气、气水为工质，对进口水平、出口垂直向上的９０弯管内气液两相流局部阻力特性进行了实验研究．弯管内径４５ｍｍ、弯曲半径为３００ｍｍ．根据实验结果，总结出了气水、油气两相流体流过弯管时的局部阻力变化规律，并与前人的结果进行了比较．重新提出了统一的弯管局部阻力计算公式，计算值和实验值符合良好．     

局部气垫双体船在规则波中的运动研究

结合模型试验和数值计算两种方法研究了局部气垫双体船在迎浪规则波中的运动.首先,通过模型试验对气垫压力进行监测,记录了其随波浪的变化情况,并与其他参数进行对比,得到了不同运动随波浪的变化规律;然后,采用数值计算方法对其在波浪中的运动响应进行预报,记录了气垫舱室内的速度矢量和自由液面变化,并将计算结果和试验现象进行对比分析.结果表明:气垫压力随波浪的周期性变化规律与升沉、纵摇运动相反,与加速度相同;数值计算能够对各个运动的周期性振荡进行合理的预报,且各运动参数的幅值响应在高频区具有相当的精度,但数值计算对纵摇响应的预报误差较大,须要改善气囊形式提高精度.     

气垫导轨上滑块运动的阻力

滑块在气垫导轨上运动受到的阻力与滑块的平均速度成比例 ,阻尼系数的测量值与滑块运动的速度无关     

喷水室净化处理空气中粉尘的实验研究

分析了喷水室净化空气中粉尘的原理和影响喷水室净化的因素，介绍了空气中粉尘浓度的测定方法．在几种实验工况下，得出了喷水量、净化效率与各种影响因素之间的关系，最后给出了净化效率的回归公式即η=Av^mP^n．     

基于SVM-ADRC的全垫升气垫船航向控制

为改善全垫升气垫船的操纵性,提出了一种基于支持向量机的参数自整定自抗扰控制算法.采用扩张状态观测器观测系统内外扰动并加以补偿,利用非线性误差反馈控制律提高控制性能.利用支持向量机辨识系统非线性关系,建立其瞬时线性化模型.结合最优控制的二次型性能指标思想,实现自抗扰控制参数的自整定.仿真结果表明：在恶劣环境扰动下,所设计控制器能够实现全垫升气垫船航向的精确控制,调节时间短、超调量小、自适应性强.     

Experimental study on sulfur removal from ladle furnace refining slag in hot state by blowing air

In view of the present problem of sulfur enrichment in the metallurgical recycling process of ladle furnace (LF) refining slag, a simple and efficient method of removing sulfur from this slag was proposed. The proposed method is compatible with current steelmaking processes. Sulfur removal from LF refining slag for SPHC steel (manufactured at a certain steel plant in China) by blowing air in the hot state was studied by using hot-state experiments in a laboratory. The FactSage software, a carbon/sulfur analyzer, and scanning electron microscopy in conjunction with energy-dispersive X-ray spectroscopy were used to test and analyze the sulfur removal effect and to investigate factors influencing sulfur removal rate. The results show that sulfur ions in LF refining slag can be oxidized into SO₂ by O₂ at high temperature by blowing air into molten slag; SO₂ production was observed to reach a maximum with a small amount of blown O₂ when the temperature exceeded 1350℃. At 1370℃ and 1400℃, experimental LF refining slag is in the liquid state and exhibits good fluidity; under these conditions, the sulfur removal effect by blowing air is greater than 90wt% after 60 min. High temperature and large air flow rate are beneficial for removing sulfur from LF refining slag; compared with air flow rate, temperature has a greater strongly influences on the sulfur removal.     

悬浮式物料输送系统的动态激励特性

为确保悬浮式物料输送系统能够稳定运行,以其动态激励为研究对象,对悬浮段输送带进行了理论分析,搭建了动态实验平台.进而,基于实验平台研究了不同工况下动态激励对气膜形成行为的影响,并应用控制变量法得到了落料激励和动态运行条件下输送带的动态响应特性,最后研究了综合激励下输送带的振动特性,为该系统在高速重载情况下平稳运行提供了理论依据.     

气泡辅助系统碎冰区减阻特性船模试验研究

为了研究气泡辅助系统降低船模碎冰区阻力的机理及效果,采用非冻结模型冰,在室外冰水池内开展了一系列船模拖曳试验,分别对不同碎冰密集度、不同船模航速及不同通气量参数下的阻力特性变化规律展开研究．试验结果表明：当该气泡辅助系统工作时,船体两侧的碎冰会受到气泡上浮及气水混合流的作用,发生翻转并向远离船体方向运动,在船体与碎冰之间形成一条无冰带,在该范围内几乎没有船体与碎冰的相互接触,以此达到降低阻力的效果;船模开启气泡辅助系统后的减阻率受碎冰密集度、航速、通气量三者共同影响,减阻率总趋势是随通气量的增加而增加,且该系统在低碎冰密集度、低航速工况下的减阻效果更好．     

气轨上滑块运动加速度公式的探讨

给出了计算气轨上滑块运动加速度的另一公式 ,并用实验进行了验证。     

提高气垫导轨实验精度的方法

气垫导轨是普通物理实验中最常用，较精密的仪器，利用它可以验证牛顿运动定律，动量守恒定律，测重力加速度g值及弹簧振子的简谐运动研究等多个实验。它采用了光电计时和气垫漂浮，可以准确计时并将运动摩擦所引起的误差降到最小程度。本仅对用气垫导轨测重力加速度g值的实验进行研究，重点介绍通过改进实验方法和完善测量条件，减小实验误差，提高测量值的准确度。     

草莓冻结玻璃化保存的实验研究

以草莓为样品进行了食品冻结冻玻璃化保存的实验研究,结果表明,贮藏于玻璃态（－７５℃）的草莓质量明显优于贮藏在一般商用温度（－２９℃,－１８℃）下的草莓质量。