吊舱推进器定常水动力性能

采用CFD方法对吊舱推进器黏流水动力问题进行了数值研究.基于混合面方法,在均匀来流情况下,数值预报吊舱推进器定常水动力特性,获得其推力系数、转矩系数等水动力性能参数.以单桨拖式吊舱推进器为例,与试验结果对比,获得了很好的预报精度,能够为工程实际应用以及优化设计提供可靠的流动信息.     

POD推进器推进性能预报理论研究

基于已有的螺旋桨数字计算方法,建立了POD推进器定常水动力性能的理论计算方法,并进行了实例计算,其结果与试验相比具有较高的精度．应用升力面理论涡格法和面元法探索了POD推进器的定常水动力性能预报理论方法．     

潜艇稳定回转水动力的数值仿真分析

基于计算流体动力学(CFD)和结构化网格,应用通用软件FLUENT数值求解不可压缩RANS方程.采用定常旋转坐标系,对在Re=6.5×106不同漂角条件下预报潜艇做单平面回转运动的水动力.对比试验数据表明,力和力矩预报精度误差在工程允许误差范围内,符合工程实用条件.     

融合升力线理论和雷诺时均模拟在螺旋桨设计和 水动力性能预报中的应用

同时采用Lerbs非最优螺旋桨理论和Epps最佳环量分布理论,将螺旋桨升力线方法由初始设计应用扩展到敝水性能预报,对DTMB 4119、4381、4382和4497这4个螺旋桨的敞水性能曲线进行了预报分析.针对升力线方法在中度负载区间的适用限制和无法在黏性流场中考虑桨叶空化性能的缺陷,进一步将Epps方法与雷诺时均（RANS）模拟相结合,可明显提高低、高负载区间的敞水性能预报精度.Epps方法预报精度要高于Lerbs方法,能够满足工程初始分析需求.随着远离设计工况点（低、高进速系数）其预报误差变大,桨叶侧斜程度和纵倾存在也会增大预报误差.RANS模拟时桨叶切面型值由升力线方法提供,桨叶几何和六面体网格划分均采用程式化操作实现.在分析网格因素影响后,所得推力和力矩系数以及压力系数分布均匀与实验值吻合较好.在RANS模拟中加入混合物均相流空化模型后,可定量得出桨叶梢涡涡束在一定距离内的螺旋轨迹.结合桨叶最大负载截面的空化斗性能和梢涡涡束最小压力点幅值,可相对判定桨叶空化性能.构建了基于水动力性能评价的螺旋桨参数化设计和非空化与空化性能预报的数值平台.
     

拖式与推式吊舱推进器水动力性能数值仿真及对比

为研究吊舱推进器在直航和回转工况下的推进性能,通过RANS方法结合标准k-ε湍流模型对拖式与推式吊舱推进器在不同工况下的水动力性能进行对比分析.分别计算拖式与推式吊舱推进器直航与回转工况下的推力系数与转矩系数,并与试验结果进行对比以验证数值计算的准确性.直航工况推进特性曲线、回转工况的推力系数与转矩系数曲线对比结果表明,数值计算可以准确预报吊舱推进器的水动力性能.根据该模型计算了斜流工况时两种推进器的推力、转矩系数以及轴向力和侧向力系数随角度的变化规律.结果表明,本文提出的水动力模型可以准确预报不同工况下吊舱推进器的水动力性能.     

基于CFD方法的船体下水水动力分析

为给船体下水提供水动力参数,采用计算流体动力学(CFD)方法对船体从船台上纵向重力式下水过程进行动力学分析.计算每一时刻的流场压强和船体所受水作用力(矩),并通过求解船体运动方程获得船体运动的速度和滑程.数值预报结果与经验公式以及试验比较均表明,该方法计算所得运动参数与试验偏差较小,可满足工程精度要求.     

数值波浪水池中航行船舶绕射问题的数值模拟

基于计算流体力学（CFD）方法建立了数值波浪水池（NWT）,并对波浪生成传播和波浪中航行船舶波浪绕射问题进行了数值模拟.讨论了适合航行船舶绕射现象模拟的波浪环境表达,验证了参考坐标系下NWT中波浪生成、传播和消波等,模拟计算了多个航速顶浪和斜浪航行的拘束Wigley III船模在不同波长的规则波中运动时所受的波浪力（矩）.通过与势流理论结果和Delft University of Technology（DUT）试验结果的比较显示,NWT方法计算的结果与两者的结果吻合良好;比实验更易实现和控制;能描述船舶周围的流场,在船舶水动力性能的分析和运动预报等方面具有广阔的应用前景.     

基于面元法预报导管桨性能的数值计算方法

基于面元法,分别用将桨和导管当作一个整体考虑的直接计算方法、基于诱导速度的迭代计算方法与基于诱导速度势的迭代计算方法预报了导管螺旋桨的定常水动力性能.计算结果表明：采用这3种方法预报导管螺旋桨的定常性能具有相似的精度,但直接求解方法可以节省大量的计算时间;直接求解和速度势迭代计算的导管表面压力分布、桨叶表面环量和压力分布基本一致,但是与诱导速度计算的结果有一定的差异.对这3种方法计算结果的差异性分析表明：计算导管桨水动力性能时,直接求解方法和基于诱导速度势迭代方法更可靠.     

船舶操纵粘性流求解器的开发与应用

介绍了基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程的分区网格船舶操纵粘性流求解器,以及应用该求解器计算船舶操纵相关的粘性流动与水动力的研究工作.计算了舵的粘性流场和水动力,所预报的舵升力曲线和阻力曲线在舵角未达到失速角前,与现有的试验和计算结果符合良好,所预报的舵失速角稍偏小.还计算了6∶1椭球体和Wigley船体做大角度定常斜航运动时的3维粘性流场及水动力,正确地模拟这种以层流/湍流分离流为主的复杂粘性流动,从而检验和验证了该求解器精确模拟粘性分离流动和计算水动力的能力.     

移动及冲击荷载作用下浮式平台的动力响应分析

以福建南平樟湖库区大桥的浮式平台为背景,采用ANSYS建立浮式平台的有限元模型并且引用水弹簧理论,计算其在移动及冲击荷载作用下的动力响应.结果表明:浮式平台在移动荷载作用下考虑与不考虑附加水质量和水动力阻尼时,其动力响应并不明显;而在冲击荷载作用下,浮式平台考虑与不考虑附加水质量和水动力阻尼时则有较大区别.考虑水动力阻尼时位移、加速度响应衰减得快;不考虑水动阻尼时浮式平台固有频率增大,周期峰值逐渐衰减.     

波浪中浮体运动与遭遇荷载计算研究

给出随机波浪运动要素及其作用下流场的分析方法和海洋结构物的运动与遭遇荷载的计算方法．关于我国沿海设计波参数的预报、非线性波流场的计算、修正的切片法和三维浮体运动与荷载的面元计算法的研究成果及其相应的计算机程序,已经部分地得到了试验和相关研究成果的验证,并获得了船舶与海洋结构物设计工程的应用．     

偏心荷载作用时矩形基础底面面积最小值的计算

通过较严格的数学推导，得出了在各种偏心荷载作用情况下确定矩形基础底面面积的一种简单而精确的计算方法和计算公式，并应用实例说明此计算方法和计算公式的正确性。     

过程系统工程技术在中国石油化工的研究与应用

回顾中国石油化工50多年的发展历程，特别是改革开放以来20多年所取得的成就，并从先进的炼油技术、石油化工技术的进展、以企业资源计划为核心的信息技术应用、工程设计技术创新以及分子模拟和计算流体力学的应用等5个方面论述了过程系统工程技术在中国石油化工发展中的应用及其重要作用．同时指出了今后过程系统工程技术在中国石油化工的炼油、石油化工、清洁生产、科技创新与应用、信息技术应用和工程设计等领域中的应用前景．     

组合柱壳在流场中受冲击载荷作用动响应分析

基于水弹性理论和广义变分原理建立流固耦合系统动响应方程．用双渐近法建立流固耦合边界积分方程．采用结构有限元和流体边界元计算了组合柱壳在流场中受冲击载荷作用下的动响应．     

加权残值法计算薄板的临界压力

弹性薄板屈曲的临界压力计算,在弹性力学中一般都是采用双三角级数解法,计算过程比较复杂,工程中应用不方便.同时薄板的临界压力在很多情况下得不到准确的解析结果,所以求解薄板临界压力的近似解在工程设计中很有必要.加权残值法是求解微分方程近似解的一种有效的数学方法,广泛应用于各种工程技术领域.为了简化计算过程,得到有用的近似解,利用加权残值法与康脱洛维奇变分原理,以第二类切比雪夫多项式和三角函数作为试函数,求解矩形薄板在不同支承条件下屈曲时的临界压力.通过实例计算表明这种方法计算简单,具有一定的精确度,在工程实际中应用方便.     

波浪水槽的数值建模与计算分析

近年来,随着海岸工程的发展,数值水槽在相应科学研究中的地位越发地突出,并且成为了流体动力学研究的热点之一。基于流体力学的基本方程Navier Stokes(N-S)方程,早期采用VOF(Finite of Method)以及FVM(Finite Volume Meth-od)方法对求解区域进行离散与计算。但是随着计算规模的不断增加,上述方法的数据存储量及计算方程数目呈现非线性增长,已经难以满足工程需求。近年发展起来的ALE算法与SPH算法已经趋于成熟并以其计算的快速与高精度迎合工程需求。以ALE算法为例模拟二维的数值水槽,并将计算记录结果与非线性二阶Stokes波对比。对比证明ALE算法与理论解相一致。     

风、浪、流联合作用下系统系泊力的时域计算方法

为解决海洋工程中系泊系统在风、浪、流联合作用下系泊力的计算问题 ,在时域内建立了一种计算防风水鼓系泊系统系泊力的方法。在分析波浪荷载时 ,使用了设计波法和非线性 Stokes五阶波 ,并由经验公式求出了船舶的风、流作用力。由准静态方法计算了初始条件后 ,在忽略了锚链和水鼓动态效应对船舶运动的影响的条件下 ,求解了系泊力和船舶的运动时历。再由二维集中质量法建立了锚链和水鼓的数学模型 ,用 Houbolt方法求解了锚链和水鼓的运动方程 ,并对系泊力进行了修正。模拟计算结果与经验公式计算结果吻合较好 ,且模拟计算的时域特征表现突出 ,建立的时域计算方法可用于防风水鼓系泊系统的系泊力计算     

土中浅埋地下拱结构化爆动载的确定方法

为了研究化爆作用下地下拱结构表面荷载分布的规律,简述了目前化爆条件下结构上荷载均布化的3种方法,提出了适用于地下拱结构抗爆设计的荷载分布假设,即拱结构横截面上荷载呈三角形分布,且纵向荷载均布。通过有限元数值模拟,比较分析了4种工况动载峰值荷载作用下拱结构在弹性阶段、塑性阶段的受力状况和结构响应,并与动荷载作用下的结构响应进行对比分析。结果表明,相较于化爆条件下拱结构所受圆锥状荷载,把化爆条件下拱结构所受荷载假设为横截面上三角形分布、沿纵向均匀分布时,拱结构响应相似;按荷载总集度相等原则提出的荷载简化方法仍偏于保守,可以作为一种用于工程设计的简化计算方法。     

基于有限元极限分析的桩基础荷载下边坡稳定性

为探讨桩基础荷载作用下边坡稳定性变化的一般规律，提出相应的稳定性系数计算方法. 首先，概述有限元极限分析方法，并引入某陡坡段桩基础工程实例，验证了该数值分析方法的合理性；其次，通过对桩顶水平荷载、黏聚力、桩坡相对位置等因素进行归一化处理，给出了不同工况时桩基础荷载下边坡稳定性系数计算方法，并将其以表格形式表示；然后，在探究桩基础荷载下边坡破坏模式的同时，引入荷载影响因子表征桩顶水平荷载对边坡稳定性系数的影响，并提出了桩基础荷载下边坡稳定性系数半理论半经验方法；最后，探讨了桩顶水平荷载、边坡坡比、内摩擦角、黏聚力及桩坡相对位置对边坡稳定性系数的影响. 结果表明边坡稳定性系数与内摩擦角及黏聚力正相关，与桩顶水平荷载负相关.以上分析可为陡坡段桥梁工程设计提供参考，具有一定的理论及工程应用价值.     

异形钢管混凝土柱偏压承载力统一算法研究

为方便T形、L形和十字形钢管混凝土柱的工程设计,结合国内外相关规程计算方法,采用自编程序对异形钢管混凝土柱压弯相关方程曲线进行了计算分析,提出异形钢管混凝土柱偏压承载力统一算法,最后对不同截面形式及构造的异形钢管混凝土柱偏压承载力进行了算法验证.结果表明:统一算法力学意义明确,操作简单易行,具备一定的安全储备;承载力试验值与计算值比值的均值为1.1~1.4,其计算精度与荷载作用截面的工程轴有关.统一算法的提出补充完善了异形钢管混凝土柱计算理论,利于异形钢管混凝土结构的推广应用.