两层流体中垂直圆柱浮体的辐射水动力特性

基于特征函数匹配方法,建立了两层流体中垂直圆柱浮体水波辐射问题的求解理论,导出了垂直圆柱浮体的附加质量和阻尼系数的计算公式.针对垂荡、横荡与横摇振荡运动模式,计算分析了垂直圆柱浮体的附加质量和阻尼系数特性,并与均匀流体的情况进行了比较.结果表明,在垂直圆柱浮体的某个振荡频率范围内,流体的分层效应对其附加质量和阻尼系数是有显著影响的.     

一种基于CFD理论船舶附加质量与阻尼的计算方法

以计算流体动力学(CFD)理论为基础,给出了一种船舶附加质量与阻尼的计算方法.对船体二维横剖面绕流进行了数值模拟,计算分析了不同振荡模态下浮体的附加质量与阻尼,并与相关势流理论结果进行了比较.研究表明,文中的方法能准确给出浮体运动时的附加质量和阻尼,比势流理论更具有可扩展性,比实验方法更易实现和控制,在船舶性能的分析预报等方面具有广阔的应用前景.     

两层流体中大直径圆柱体的水动作用力

研究了两层流体中大直径垂直圆柱体上的水动力特性．基于分离变量法,建立了绕射势和辐射势的解析解,导出了作用在大直径圆柱体上水动作用力的计算公式．与单层流体不同,对两层流体,作用在大直径圆柱体上的水动作用力,除了表面波模态的波浪力、附加质量和阻尼系数外,还有内波模态的波浪力、附加质量和阻尼系数．对所建立的求解模型进行数值计算分析的结果表明,在某个频率范围内,流体的分层效应对这些水动力量的影响是不可忽视的．     

环形间隙内振动圆柱流固耦合动力特性研究

应用有限元法，建立了粘性流体速度和压力振荡方程．考虑流固耦合作用，导出了环形间隙内振动圆柱流固耦合动力模型，提出了流体附加质量和阻尼系数的计算方法．结合实例研究了间隙大小、圆柱在环形间隙内的偏心以及圆柱振动频率等参数的影响．指出流体反作用力随环形间隙的减小、偏心距的增大和振动频率的降低而非线性增大．考虑耦合作用后，附加质量系数基本不变，而附加阻尼系数减小，在大偏心、小间隙和振动频率低时差别比较明显．     

板状结构上的流体附加质量、附加刚度和附加阻尼系数

研究刚性矩形框内板状结构的流固耦合影响。基于粘性流理论推导出多层叠层板状结构和刚性矩形框内的流体动压近似理论解析表达式。得到系统的附加质量系数、附加刚度系数和附加阻尼系数。结果表明流体的耦合系数与板间距相关：附加质量系数与板间距的大小成正比;附加刚度和附加阻尼系数与板间距的立方成反比。     

单缝流体推力矢量喷管的气动特性

流体矢量喷管重量轻,便于维修,应用前景可观。但二次流的存在造成了流场振荡,因此研究矢量喷管的流动特性具有重要的理论和工程意义。运用数值模拟方法,通过在二元收扩(2DCD)喷管的扩张段引入二次流,研究激波控制的流体推力矢量喷管的气动特性。利用分离涡模拟(DES)湍流模型进行矢量喷管非定常流场的数值计算,先后得到了流场的流线、涡量系数、密度梯度和熵的分布。结果表明:随着流动的发展,激波不断发生振荡,上、下壁面唇口处生成的涡沿着剪切层外侧不断向下游脱落;尾流内上剪切层的摆动角度和熵增皆大于下剪切层。     

船舶水弹性的反对称波激响应

基于Bishop和Price的船舶水弹性理论,推证了船舶反对称波激响应的动力方程。采用Frank精密拟合法对势流的附加质量和阻尼系数进行了理论计算;并应用池田良穗提出的方法对粘性阻尼作了估计。针对一艘集装箱船的反对称动力响应进行了数值计算,结果表明该方法是成功的。     

有黏流场中旋成椭球体的轴向附加质量系数计算

为了估算有黏流情况下飞艇的轴向附加质量系数,采用计算流体动力学(CFD)技术计算了有黏流情况下椭球体在时变来流速度下的气动力随时间变化曲线,然后通过傅里叶分析法辨识得到了椭球体的非定常气动力系数,最后将与加速度相关的气动力系数折算成轴向附加质量系数.通过研究相同空速下,来流速度对气动力的影响,将运动体在静止来流中运动的气动力计算问题转化为相同空速下运动体静止而来流时变的气动力计算问题.这种转化避免了在CFD计算中使用动网格技术.数值计算的结果表明:在一定的条件下,有黏流场中也可以定义轴向附加质量的概念;但有黏流的轴向附加质量和无黏流中的结果有较大的差异.     

正交直墙前直立圆柱振荡问题的研究

应用镜像原理，将正交直墙前单个圆柱在静水中的振荡问题，转化为4个对称布置圆柱在静水中的振荡问题，由此应用速度势的特征函数展开法，建立了正交直墙前直立圆柱振荡问题的解析解。通过数值计算研究了圆柱与正交直墙间距离大小、水深等因素对附加质量和辐射阻尼的影响。计算结果表明，正交直墙前圆柱上的附加质量和辐射阻尼将明显增大，且随着波数的变化而发生振荡；不同水深中圆柱的附加质量和辐射阻尼在低频区与水深成线性关系。     

阻尼Jaynes-Cummings模型下两原子与双模真空态光场相互作用系统中量子态的保真度

利用数值计算的方法,在阻尼Jaynes-Cummings(J-C)模型下,研究两原子与双模真空态光场相互作用系统中量子态的保真度,分析了原子的初始状态、跃迁频率、腔场频率、耗散阻尼系数等参量对系统中量子态保真度的影响.结果表明,无耗散阻尼时,保真度在整个区间出现规则的周期振荡,但随着耗散阻尼的增加,量子态保真度振荡的幅度越来越小,最后达到一个稳定值.     

加热炉直段炉管与管内外流体多场耦合分析

加热炉炉管、炉管内外流体以及筒体构成了一个复杂的多场耦合系统,研究具有一定的难度。现开展加热炉炉管多场耦合分析,为验证多场耦合分析方法的正确性,对共轭传热分析及热应力分析进行了验证计算,结果误差均在10%左右。采用小变形和耦合传热理论,考虑流、固、热三者之间的相互影响,以及流体动力学特性和载荷非线性特性,利用ANSYS、CFX软件,实现了加热炉炉管多场耦合数值模拟,并校核炉管强度。     

浮体绳轮波浪发电系统研究

海洋能获取及转换是波浪能发电系统的关键环节.合理的浮体结构和能量转换装置的设计将大大提高能量获取及转换效率.为提高波浪能利用率,降低波能转换装置成本,设计新型点吸收式波浪发电装置——浮体绳轮波浪发电系统.基于线性规则波理论及粘性阻尼理论,考虑浮体附加质量及附加阻尼影响,对浮体上升和下降阶段进行受力分析,分别得到了浮体上升和下降两个阶段的运动方程,推导出浮体完整的运动方程.利用数值计算得到浮体获取最优转换效率的阻尼系数C=10600N·s/m,然后通过水动力学频域及时域分析对数值计算结果进行了验证.理论分析及仿真过程为浮体绳轮波浪发电系统的研究和实际应用提供了理论基础.     

基于ＡＱＷＡ 的带支腿浮式结构的水动力特性分析

在利用有限元软件计算带支腿浮式结构水动力响应时,为了分析网格尺寸对结构水动力特性计算结果的影响,根据势流理论及波浪的辐射/衍射理论,对某带支腿浮式结构的桩腿收起时的水动力响应进行了分析,并运用数值计算软件AQWA对其进行仿真计算,得到采用不同网格尺寸计算时,浮式结构各自由度附加质量、附加阻尼、不同入射角的波浪作用下的波浪激励力及幅值响应算子随波浪频率的变化曲线。数值计算结果表明,网格尺寸对结构附加质量、附加阻尼有一定的影响,对波浪激励力的影响较小,对结构的幅值响应算子影响不大。     

三体船附加质量的数值求解及分析

以船舶操纵水动力预报为研究背景,以无升力势流理论为基础,采用源分布面元法对半椭球体和Wigley船在水平面内运动的附加质量进行计算,将由附加质量所得孟克力矩与无升力势流理论物面压力分布所得孟克力矩理论计算结果进行对比,验证本方法计算结果的正确性及其用于孟克力矩计算的适用性.根据本计算方法求解不同侧体布局下三体船的附加质量,并分析侧体布局对三体船附加质量的影响,所得结果和结论符合实际船舶操纵运动规律.     

基于AQWA的带支腿浮式结构的水动力特性分析

在利用有限元软件计算带支腿浮式结构水动力响应时,为了分析网格尺寸对结构水动力特性计算结果的影响,根据势流理论及波浪的辐射/衍射理论,对某带支腿浮式结构的桩腿收起时的水动力响应进行了分析,并运用数值计算软件AQWA对其进行仿真计算,得到采用不同网格尺寸计算时,浮式结构各自由度附加质量、附加阻尼、不同入射角的波浪作用下的波浪激励力及幅值响应算子随波浪频率的变化曲线。数值计算结果表明,网格尺寸对结构附加质量、附加阻尼有一定的影响,对波浪激励力的影响较小,对结构的幅值响应算子影响不大。     

具有小间隙的多浮体系统水动力共振现象

基于三维频域势流理论,采用数值模拟方法计算了具有小间隙的圆筒形和箱形浮体、并列箱形等多浮体系统的波浪力和水动力相互作用的附加质量和阻尼系数等,分析了间隙对多浮体系统的水动力性能的影响.数值计算结果表明,无论是波浪力还是浮体间相互作用的水动力系数在某些频率上都存在着强烈的共振现象,共振发生的频率基本出现在波数kL=πx(n=1,2,…,∞)附近.     

有限深水域中浮体水动力系数的渐近特性

讨论了有限深水域中浮体振荡频率ω→０和ω→∞时附加质量和阻尼系数的渐近特性。分别就垂荡和横荡两种情况给出了水动力系数的近似估算公式，并对研究过程中遇到的有关流场奇异性问题进行了讨论。     

硅油扭振阻尼器理论分析及实验研究

以涡－流函数法研究了硅油流体在扭振阻尼器内部的流动规律，在一定简化条件下，用有限元法对受叶片初始扰动下的流体流动性态进行了数值模拟，得到了流场规律．通过涡场强度的分析，揭示了有关阻尼机理，并利用频响函数法对典型阻尼减振系统进行了实验．结果表明，文中采用的方法在指导设计中是可行的．     

有限深水域中浮体水动力系数的渐近特性

讨论了有限深水域中浮体振荡频率ｗ→０和ｗ→∞时附加质量和阻尼系数的渐近特性。分别就垂荡和横荡两种情况给出了水动力系数的近似估算公式，并对研究过程中遇到的有关流场奇异性问题进行了讨论。     

超空泡航行体双层壳结构动力响应分析

针对超空泡航行体尾拍冲击时的受力特点,建立超空泡航行体双层壳结构的刚柔耦合模型,对结构动力响应进行计算分析.数值结果表明:与单层壳体相比,双层结构内外壳体之间的耦合作用和阻尼层的耗能作用使振动传递得到抑制,尾拍冲击频率在计算时间内减少约19％,结构振动幅值降低约20％;肋板阻尼系数的增加使阻尼层的耗能作用进一步增强,提高了结构的减振能力;壳间连接刚度在一定范围时,连接刚度系数的减小削弱了振动的耦合强度,减小了双层结构的冲击频率和弹性变形,增强了结构的减振作用.