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。     

基于势流理论的尾空泡对航行体表面压力影响研究

航行体尾空泡状态及演化会对上游流场产生干扰,进而对航行体流体动力特性产生影响.本文基于势流理论,发展了适用于混合边界条件的二维轴对称边界元数值计算程序,在此基础上分析了稳态及非稳态尾空泡流场,获得了不同尾空泡状态对上游物面压力的影响规律,说明了尾空泡瞬态收缩过程对上游航行体物面压力的扰动机理,基于数值计算结合实验数据说明了压力扰动的衰减规律.     

超空泡射弹尾拍问题研究进展

超空泡射弹在水下高速运动的过程中,往往伴随着尾拍现象的发生。本文描述高速超空泡射弹尾拍产生的原理,综述高速超空泡射弹尾拍问题的研究进展,分析超空泡射弹尾拍研究中涉及的空泡形态计算、流体动力学载荷计算以及柔性多体动力学模型建立等关键问题,并对超空泡射弹尾拍问题未来的研究方向和发展趋势进行了展望。     

一种考虑尾空泡影响的航行体流体动力数值仿真计算模型

文章针对水下垂直发射航行体,建立了一种考虑尾空泡影响的定常水动力数值仿真计算模型,分析了尾空泡对轴向力、附加力及俯仰阻尼力矩的影响。将仿真获得的考虑尾空泡影响的定常水动力系数代入理论弹道模型,预示水下弹道。计算结果表明,采用文中的考虑尾空泡模型及相应的流体动力求解方法获得的流体力系数,用于预示航行体运动参数的变化规律与模型弹射试验结果一致性较好。     

基于CEL方法的射弹高速入水数值研究

针对超空泡射弹火炮武器在航空反水雷作战中的应用,本文基于耦合欧拉—拉格朗日(CEL)方法对射弹高速入水过程进行了数值模拟,重点对入水空泡的捕捉精度问题进行了研究。对于平头射弹而言,采用刚体壳单元进行几何离散、求解,由于双侧接触问题会使入水空泡的捕捉失真。基于对壳单元双侧接触形成机理的分析,获得了改善射弹高速入水空泡捕捉精度的方法。通过射弹入水后的超空泡形态与试验、理论研究结果的对比,表明了CEL方法对高速入水数值求解的有效性;进而通过射弹带攻角垂直入水尾拍过程的数值模拟,捕捉到了与水下发射试验相近的空泡不连续演化特征。最后,对数值模拟得到射弹尾拍载荷特性、射弹尾拍航行状态下姿态偏转角速度变化的分析表明,射弹尾拍对其水下弹道性能有重要影响。     

Analysis of Cavitation Performance of 3-D Hydrofoil based on Panel Method

为了研究三维水翼定常空泡特性,利用低阶面元法结合非线性理论对三维机翼的空泡范围和形状进行了计算分析.根据运动学边界条件和动力学边界条件,采用压力恢复闭合的空泡模型结合面元法分别预报了矩形、椭球型和无限展长三维水翼的空泡性能.由计算结果可知:(1)对于三维矩形水翼在展向各水翼剖面空泡长度和厚度不同,空泡长度从展向中心向水翼两侧逐渐减小.空泡数越小,空泡区域就越大,且水翼面上的空泡体积的变化率愈大.(2)三维椭圆水翼在翼梢处计算出的压力分布有时并不满足空泡面的动力学边界条件,在尾缘处上下表面甚至出现较大压力差,存在压力“跳跃”.(3)无限展长三维水翼中心剖面处空泡厚度和长度分布与相应的二维水翼的空泡厚度分布基本一样.     

超空泡射弹尾拍力求解的一种改进型方法

传统的超空泡射弹尾拍力求法将空泡边界看成是一条直线,在求解弹丸浸入长度时势必造成误差,导致弹丸的尾拍力求解不精确,本文主要在传统求解浸湿长度的基础上提出了一种改进型的求解方法,将空泡壁看成是椭圆的一部分。仿真结果显示,改进后尾拍力变大,弹丸衰减速度变快,弹丸空化器上的阻力变小。     

空泡螺旋桨诱导的船体脉动压力预报

本文用空泡预报的结果,在桨叶面和尾涡面布置强度已知的源汇和偶极子,计算了空泡螺旋桨诱导的脉动压力.真实的船体表面形状可以通过在船体表面布置偶极子来考虑,求得船体表面的偶极子强度后,通过Bernoulli方程可得到船体表面的脉动压力.为了便于同已有的试验数据进行比较,本文计算了空泡螺旋桨诱导的平板脉动压力.     

非流线型水下航行体阻力测量试验中的几个问题

在高速水洞内,进行了某水下航行体模型自然状态和通气产生超空泡状态下的阻力试验,并针对实验中的尾撑影响、阻力成分和尺度效应问题,用数值模拟方法进行了分析.结果表明,自然状态下非流线型航行体的阻力比流线型的增加很多,压差阻力为主要成分;通气形成超空泡后可以大大降低航行体的阻力;尾撑使得阻力测量值偏大;自然状态下航行体原型比模型的阻力系数小,通气后二者基本相同.     

潜射导弹垂直发射非定常空泡仿真研究

采用数值模拟方法对潜射导弹模型垂直发射水下过程进行仿真,研究变速状态下导弹模型的空泡特性。仿真中采用Mixture多相流模型、Singhal空化模型、RSM湍流模型,并结合动网格技术、6DOF技术,实现了考虑自然空化和流场弹道耦合计算的弹体模型水下变速仿真,并与文献实验结果进行对比验证。结果表明:基于Mixture、Singhal、RSM模型以及动网格、6DOF技术下建立的3D模型,仿真计算的弹体肩部主空泡特性与实验吻合较好。     

A dissipative free-surface approach for an underwater body in a uniform stream

A dissipative free-surface approach is applied to the potential flow problem with respect to a hydrofoil in a two-dimensional uniform stream. A dissipative source-based panel method is developed for a NACA foil problem with its trailing edge being a stagnation point, and also for a symmetric Joukowski foil problem with its trailing edge being a non-stagnation point. To facilitate the understanding of the further application of the dissipative free-surface approach, an underwater mathematical body model is presented. Numerical simulation with respect to the body in a three-dimensional uniform stream is provided from an analytic formulation obtained by the dissipative free-surface technique.     

基于经济控制器模式的耙吸挖泥船疏浚性能分析

随着模糊控制技术及人工智能技术蓬勃发展,耙吸挖泥船趋向智能、高效、节能、降本。基于ECO模式下的新型耙吸挖泥船,针对TSC、EPC、AVC智能系统,研究ECO与MANUAL模式下耙吸挖泥船的疏浚性能。通过海上试验,对比两种模式下装舱时间、产量、燃油消耗量等指标和性能数据。结果表明,ECO模式下,人工成本降低,耙吸式挖泥船的产量稳定性得到显著提高,效率同比提升10%,油耗降低6%。     

细长体出水空泡特性实验研究（英文）

Experimental studies are carried out with slender bodies vertically exiting out of the water using a high-speed camera. The mechanisms for the formation, development, and collapse of the cavity around the slender body are explored. The dynamic characteristics of the shoulder cavity and the trail cavity during the water-exit of low-speed bodies are analyzed for various water depths and initial velocities. The results show that the initial velocity has a great influence on the formation, development, and collapse of the cavity. The length and the thickness of the shoulder cavity vary non-linearly with the depth.     

中压电力系统在大型耙吸挖泥船上的应用

大型耙吸挖泥船采用低压交流电站存在一些问题,文中介绍了电力系统中压等级的划分及中压电力系统在大型耙吸挖泥船上的应用。提出了未来大型挖泥船电力系统发展方向。     

潜伏式高速船型变航态自航数值模拟

针对一种具有半潜-水面航态变换功能的新型潜伏式高速船型,基于非稳态RANS方程组与VOF模型求解粘性流场,结合动态流域边界与滑移网格技术,对目标船在垂直面内三自由度运动及其喷水推进器叶轮随船定轴高速旋转的耦合运动进行数值模拟。结果表明：在相同主机平均转速条件下,所预报自航点体积傅氏数与自航模型试验结果的相对误差在7%以内;从半潜到水面的航态变换过程中,船体有显著的纵倾与升沉,船体主要克服压差阻力,船体兴波由相互叠加的首波、肩波、尾波逐渐发展为首尾分明的两个波系,在喷水推进器射流区内捕捉到生成和发展的高强度涡系。     

摆推水翼的水动力分析及试验研究

采用非定常涡格法对摆推水翼进行了势流数值分析并进行了相关试验研究.在数值计算中采用了动态物面和尾涡面的边界条件,选择了两种不同的算例进行数值计算,并将数值计算结果与理论与试验结果进行了对比分析.     

耙吸挖泥船格栅适用工况应用分析

耙吸挖泥船已成为当前疏浚项目的首选施工船舶。随着疏浚物的复杂程度不断加大,防止杂物进入管道系统成为当今疏浚行业研究的重要课题。耙吸挖泥船防杂物的方式主要依靠格栅装置。研究各类格栅的适用工况,以期推动疏浚业的发展。     

耙吸挖泥船全电力驱动发展趋势

尽管耙吸挖泥船作业工况多变、系统设置繁复,然而最近几年来,国外耙吸挖泥船在全电力驱动发展方面仍取得可喜进步,该文就这方面作简要介绍。     

挖泥船疏浚输泥管的材料选择

考虑到疏浚设备的耐磨性能受限于耐磨材料的制约,通过分析国内某耙吸挖泥船在输泥管路中的新材料应用,介绍耐磨复合材料在挖泥船上的应用优势,展望其在疏浚行业中的发展前景。     

16 888 m3耙吸挖泥船设计简介

介绍了近二三十年来国内外大型耙吸挖泥船的发展简况,重点介绍目前国内正在设计的我国最大的耙吸挖泥船——16888 m3耙吸挖泥船的设计特点,以及该船总体性能和各系统的概要。