基于大涡模拟的开孔潜体流噪声数值模拟

基于大涡模拟（LES）方法和Lighthill声学类比方法,对一倒T型开孔进行流场及流激噪声进行数值模拟,计算所得结果与公开发表文献上的数值及实验结果吻合良好,验证了基于LES的流噪声数值模拟方法的可行性.在此基础上,对某三维开孔潜体（原型）及其改型进行了流噪声数值模拟,对潜体内腔流场及其噪声辐射结果进行分析,从数值模拟的角度验证了改型潜体在阻力和噪声性能上都要优于原型潜体.
     

波浪在圆弧型浮式多孔介质防波堤绕射的解析

为研究圆弧型浮式多孔介质防波堤的防浪效果,给出了圆弧型浮式多孔介质防波堤对波浪绕射计算的解析方法。假定防波堤刚性垂直薄壁、空间固定、水深恒定。假想存在一个圆柱面,把流场划分为内外区域,在每个区域上将速度势用特征函数展开,然后在它们的公共边界上进行匹配。匹配的原则是公共边界上速度连续、压力连续,从而可得到关于未知系数的一组线性代数方程组,解出未知系数,即可求得流域中任意一点的速度势和波高。数值结果给出了不同入射波波长及防波堤不同垂向沉深和不同孔隙率时防波堤周围波幅的等高线图。结果表明,圆弧型浮式多孔介质防波堤的防浪效果与入射波波长和防波堤的垂向沉深及孔隙率密切相关。     

非线弹性系泊缆系泊性能

针对材料特性为非线性的纤维缆,使用有限元法建立了非线弹性缆索方程的数值模型.在不同水深情况下,针对不同材料的4点系泊系统,通过分析比较浮体最大允许位移内各系泊系统的位移-回复力关系,以及缆索上端点水平张力占总张力的比重,得到使用轻质纤维缆的张紧系泊系统在深水环境下较其他形式的系泊系统具有优势.对材料特性为非线弹性的聚酯纤维缆计算缆上端点的张力,材料特性使用线性的应力应变关系拟合非线性特性,其结果与采用非弹线性模型的相应结果进行对比,发现线性化的拟合计算不能真实反映缆索内的实际张力情况,说明了使用非线弹性模型的必要性.以一Spar的系泊系统为例,分析了3种轻质纤维缆的动力特性差异,发现使用聚酯纤维能得到更好的系泊性能.     

均匀连续分层流的自由面格林函数

考虑自由表面的影响,理论上建立密度均匀连续分层流中脉动点源生成内波的数理模型和分析方法.应用Fourier变换和围道积分,推导出频率大于Brunt-Visl频率带自由面的连续分层流体中脉动点源格林函数,并给出了详细的解析表达式,讨论了解的性质和自由面的波动特征.当点源脉动频率大于Brunt-Visl频率时,格林函数解析解相应的是由于密度均匀连续分层对等密度流体中脉动点源格林函数的影响,在自由面上的辐射波项表现最为直观.     

飞机隐身的秘密

1986年7月11日凌晨,在美国一个空军基地,有一架飞机失事了.出事地点周围一大片地区和上空立即被封锁起来,直到把飞机的残骸全部清除才算完事.后来新闻界透露,这架失事的飞机就是F-19隐身战斗机.这次事故使人们的疑问得以解答,同时也引起了人们对飞机隐身技术的关注和探讨.     

追踪“死人”

1981年7月27日清早,49岁的罗伯特·格兰伯格和两位朋友一起,来到新泽西州海滨圣迪胡克,在船主那儿租了一只小船.两位朋友中的一位名叫法里尔,坐在船头,另一位名叫里格诺拉,坐在中间,由罗伯特掌舵,小船向着公海驶去. 1h后,一艘捕鱼船的船员发现这只小船上的人在呼救,船上只有法里尔和里格诺拉两人.据他们说,10 min前,当罗伯特正准备和里格诺拉换位时,不小心掉进了海里,此后再也没有出现过.海岸巡逻队旋即出动救援,在一片浩瀚大洋里搜寻,终不见有尸体,于是正式宣布:罗伯特下落不明,估计已被淹死.     

无所不在的磁力

神秘的“指南针” 地球是一块巨大的磁铁,处于磁场的严密包围之中.那么,地球上的一切生命现象,在进化过程中,是不是也受到这个磁场的影响?直到今天,包括人类在内的生物,是不是也必须和这个磁场相适应呢? 科学家们通过观察和实验了解到,为数众多的昆虫、爬虫和鸟类,是以地球磁场的磁力线为导向的.     

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RANS和DES法船体绕流模拟及不确定度分析

基于计算流体力学（CFD）不确定度分析的推荐规程,对采用雷诺平均的纳维 斯托克斯方程(RANS)和分离涡模拟(DES) 2种模型预报的船舶阻力和波形结果分别进行CFD不确定度分析. 数值不确定度主要考虑网格尺寸,按照加细比为42生成3套网格进行计算,并估计网格误差和不确定度. 研究分析表明了验证和确认规程对CFD不同数学模型的实用性,建立了基于2种数学模型下模拟结果的验证和确认等级.     

圆柱绕流的三维数值模拟

利用计算流体力学软件CFX－4,对粘性不可压缩流体的圆柱绕流进行了三维数值模拟,采用有限体积法和SIMPLE计算程式,利用不可压缩Navier-Stokes方程,模拟雷诺数在亚临界区内的绕流流动,并计算了流体的水动力特性。为克服数值模拟高雷诺数时的数值不稳定性,计算中采用了QUICK迎风格式,其对流项为三阶精度,其余项如扩散项等为二阶精度,圆柱两端边界采用周期性边界条件。计算结果表明,高雷诺数时圆柱周围的流动具有明显的三维特性,且沿柱长方向不同断面的升力和阻力系数并不相同。同时,对圆柱绕流进行了二维数值模拟,并与三维数值结果进行比较,发现三维模拟的升力和阻力系数均小于二维模拟。