水面无限平板下方球状爆炸气泡流场压力特性

基于势流理论,利用球状气泡模型假设,通过布置点源、点偶极子和镜像边界来模拟气泡膨胀、上浮和刚性边界条件.采用虚拟黏性阻力来模拟气泡上浮过程中的能量损失.利用拉格朗日方程建立气泡运动方程.通过对不同爆炸工况下气泡运动及刚性边界处流场压力变化特性进行研究发现:一定爆距范围内,气泡运动会造成平板边界处出现绝对负压区;爆炸药量的增加或爆距的减少,均会造成流场低压区范围增大.     

热分层环境下船模尾流温度分布与扩展规律试验研究

通过对船模在水槽中稳定热分层环境下运动后留下的尾流中的温度测量及红外摄像,试验研究了双螺旋桨船模在二种速度运动下,螺旋桨相对向内旋转、向外旋转及螺旋桨不工作时,船模尾流中的温度分布与扩展规律.     

三角脉冲载荷作用下黏弹性浮冰的瞬态响应

用阶跃函数构造三角脉冲载荷分段函数,利用汉克尔变换和拉普拉斯变换求解了三角脉冲载荷作用下浮冰的动力学方程,得到了其响应函数的积分式.计算了浮冰在三角脉冲载荷作用下的瞬态响应,分析了浮冰的几何、物理参数以及水深对响应的影响,揭示了浮冰和水的固-液耦合使得浮冰在冲击过程中具有丰富的动力学行为的原因.研究表明:计算结果与实验结果基本一致,证明了此方法的有效性和合理性.     

DARPA2潜艇模型定常绕流水动力数值计算

自主开发了数值求解RANS方程的CFD计算软件.采用多块结构化网格的有限体积法,各块间网格线在交界面处正接,并有一层网格的重叠,便于块间的信息交换;采用SIMPLE方法和动量插值法处理速度-压力耦合;对流项的离散有多种差分格式选项,如一阶迎风(FOU)、二阶迎风(SOU)、中心差分(CD)、QUICK和NND等格式,扩散项采用中心差分格式离散;可选择的湍流模式有高雷诺数k-ε模型加壁函数,SA和SST三种湍流模式;给出了DARPA2潜艇模型大攻角定常流场和水动力的数值计算结果,并与国外文献的实验结果进行了比较,两者符合很好.     

压缩性对亚声速圆盘空化器超空泡流动的影响

以超空泡射弹为研究背景,分析了水的压缩性对亚声速圆盘空化器超空泡流场的影响,基于势流理论建立了理想可压缩超空泡流场数学模型并进行数值求解.计算了极低空泡数(10-4量级)的超空泡流动,在此基础上分析了压缩性对超空泡形态和射弹阻力系数的影响.结果表明:在亚声速条件下,流体压缩性使超空泡外形膨胀,阻力系数增加;计算结果与试验数据和经验公式符合较好.     

超声速圆盘空化器超空泡流动数值计算方法

以超空泡射弹为研究背景,为分析在超声速条件下水的压缩性对圆盘空化器超空泡流场的影响,基于理想可压缩流体势流理论,提出了一套有限体积数值计算方法.采用可压缩流体满足的连续性方程和Tait状态方程,结合Riabouchinsky超空泡闭合模式,提出了针对超空泡流场反问题的一种求解方法.根据超空泡表面不可穿透条件,设计了一种新的超空泡外形迭代方式.在解决超声速圆盘空化器超空泡流场计算问题的基础上,分析了压缩性对超空泡形态和阻力系数的影响.在超声速条件下（马赫数为1.0~1.2）,流体压缩性将导致超空泡前后略微不对称,前端比尾端截面更窄,空泡最大截面略微向后移;在相同空泡数下,随着马赫数的增加,空泡长细比逐渐增加,压差阻力系数也不断增加.计算结果与经验公式及有关文献结果吻合较好.     

气垫船兴波破冰问题的数值计算

将求解船舶兴波问题的Rankine源数值计算方法推广应用到水面边界条件为碎冰面、纯冰面和半冰面-半水面等气垫船破冰中不同类型的兴波问题.对不同类型兴波问题采用统一形式的基本方程,通过面元法与有限差分法相结合的方法对方程进行数值离散.重点对气垫船在全冰面、半冰面-半水面上运动时的兴波进行了数值计算,兴波阻力和波形等计算结果与相关文献符合较好.     

基于开尔文源面元法的有限水深兴波阻力计算

应用线性船舶水动力学理论,将有限水深开尔文移动兴波源格林函数分解成Rankine源集合、局部扰动项和波函数项3部分,利用高斯拉盖尔及最速下降积分方法加快了局部扰动项的计算速度.采用面元法计算了有限水深船体表面的面源强度,并与无限水深结果进行对比,进一步求解出有限水深船舶的兴波阻力,与其他方法所得结果基本一致,在跨临界航速中有限水深兴波阻力明显大于无限水深的结果.