高速滑行艇“海豚运动”现象的实时数值预报方法

基于计算流体力学软件FLUENT及滑行艇纵向运动方程,编写了耦合求解滑行艇纵向运动响应特性的数值预报程序,进行了均匀来流中三维滑行艇模型"海豚运动"现象的数值模拟,分析了滑行艇在不同航速及重心位置条件下的升沉、纵摇运动特性.结果表明:当滑行艇的重心与艇艉的距离lg=0.231L(L为艇长),体积Froude数Fr▽≥2.7时,滑行艇出现"海豚运动"现象,且艇体的升沉量、纵倾角和响应频率均随着航速的增加而增大;当Fr▽=5.0,滑行艇重心处于lg=0.381L,0.351L时均出现"海豚运动"现象,且其升沉量、纵摇角的幅值和响应频率均随着重心纵向位置移向艇艉而增大.     

高速无人艇纵向航行性能试验

针对水面无人艇纵向航行问题进行静水拖曳试验.采用有限体积法结合Shear Stress Transpor(SST)湍流模型,应用动网格技术对模型周围绕流场进行了数值模拟,计算裸船体阻力及航行姿态.将数值计算与试验值对比分析,结果表明两者变化趋势相一致,该方法在阻力计算方面具有较好的精度.探讨了重心纵向相对位置对无人艇纵向性能的影响,结果表明,重心位置前移会降低第一阻力峰值,有利于避免“海豚运动”,但同时会降低最高航速.     

滑行艇静水直航及波浪中运动的数值模拟

为准确估算滑行艇的水动力性能,基于RANSE VOF求解器,选取滑行艇拖曳阻力模型实验和耐波性模型实验,采用切割体网格和整体动网格技术,对滑行艇在静水中的高速直航和在规则波浪中的迎浪运动进行了多自由度数值模拟.为验证模拟的真实性,将模拟计算值与实验值进行比较,结果表明,计算流体动力学技术可以准确且高效地模拟滑行艇在静水以及波浪中高速航行时的运动姿态和水动力特性,为滑行艇设计提供可靠的参考依据.     

激波诱导圆柱运动数值模拟

该文采用基于含有运动边界自适应非结构网格点的显式有限体积方法求解Euler方程，提出了一种运动边界的数值处理方法，对激波诱导的圆柱运动进行了数值模拟。由于物体的运动，物体边界附近的网格将发生变形。对运动边界附近严重变形的网格采用局部网格重新生成的方法进行处理。采用HLLC方法来处理运动边界问题，计算并比较了气流流过静止圆柱和圆柱在静止流场中运动2种情形。结果表明，应用HLLC方法处理运动边界是可行的。     

静水中气泡上升运动特性的数值模拟研究

采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对静水中气泡上升运动特性进行了研究。在考虑和不考虑Basset力的情况下对推导出的静水中单个气泡上升运动控制方程进行耦合求解的基础上,对比分析了不同初始半径气泡上升速度模拟值与实测值之间的差异,研究了在考虑Basset力的情况下静水中不同初始半径气泡的模拟上升速度与时间的关系以及上升速度和初始半径对气泡半径变化率的影响。     

高速无人艇的运动建模及其视景仿真

为探讨基于喷水推进方式的无人艇运动建模及其视景仿真方法,根据船舶操纵性和快艇动力学的基本理论,建立无人艇的动力学模型,并根据喷水推进器的倒车原理,提出分流系数法来分析喷嘴和倒车斗的受力,推导出相应的表达式,建立无人艇的六自由度操纵性数学模型.设计基于该模型的无人艇视景仿真的体系结构,并进行各种操纵性运动的仿真试验.结果表明,该运动模型能够较好地反映无人艇在海洋环境中的操纵性.     

气藏断层纵向水侵数值模拟研究

断层纵向水侵严重影响气藏地质储量动用甚至报废气井,开展断层水侵研究关系气藏开发成败,现有断层水侵研究主要集中在水侵数学方程建立与求解的理论层面及断层复杂形态描述等方面,商业数值模拟软件也仅能研究断层侧向封堵性质而无法模拟其纵向开启对边底水的沟通作用。本文参考数值模拟中对压裂裂缝的处理理念,首次提出通过加密断层面两侧网格、赋予加密网格活跃属性的方法来实现对断层纵向水侵的数值模拟;实例显示断层面两侧加密网格渗透率越大,水体沿着断层纵向推进速度越快,说明文中模拟断层纵向水侵的方法是有效可行的。针对断层水侵数值模拟依然存在的问题,提出断层独立的网格粗化技术、断层独立的数值模拟技术、多功能集成的属性编辑技术共三条技术发展展望。     

高速列车数值计算模型网格划分方法研究

网格生产技术是CFD数值模拟计算的关键技术,网格的优劣直接影响计算的收敛性,决定着数值计算的准确精度和计算成本。结合ICE2高速列车简化模型,使用ICEM CFD软件,划分结构化网格和非结构化网格,比较两种网格的网格质量,对比数值计算结果,总结不同网格类型的优缺点和适应性,为复杂车体模型的网格划分提供参考依据。     

公路隧道纵向通风系统局部影响数值模拟

应用CFDesign软件,对公路隧道纵向通风系统中的沿程损失、汇流损失和风机射流作用进行了数值模拟研究.讨论了C.FColebrook公式的适用性和汇流损失、射流风机的影响因素,得出了一些可供设计应用的有益结论.     

静水中高速水翼双体船运动建模和仿真

从高速水翼双体船受力分析的角度，提出了其静水中垂荡和纵摇运动的数学模型。其中对水翼所产生的升力进行了较为详尽的分析，为了验证该数学模型，针对一水翼双体船HC200B，利用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真研究，得到了在各航行速度时的船体上浮量和纵倾角，并与实船实验数据进行对比，表明所提出的模型是合理的。     

轻于空气的飞艇纵向运动的分析及仿真

介绍了我国自主研制的轻于空气的飞艇，给出了其线性化的纵向运动状态方程。在此基础上，对该飞艇的纵向扰动运动进行了稳定性和能控性分析，指出其是不稳定的，但完全能控。将飞艇的纵向扰动运动分成3个特征模态，以便于清晰地分析其运动特性。     

TIG焊外加磁场的ANSYS模拟

针对外加纵向磁场的TIG焊接时,与电极同轴的单个轴对称空心圆柱线圈在恒定励磁电流作用下产生的纵向磁场,采用有限元分析方法建立了TIG焊外加纵向磁场的计算模型,应用ANSYS软件对TIG焊外加纵向磁场进行了模拟.对外加纵向磁场纵截面分布、磁场径向分量的分布规律对焊接行为的影响进行了分析.通过实验验证了模拟结果与实测值的一致性,并对模拟结果的偏差进行了分析.     

高速铁路RPC格构型轨道板的设计与仿真分析

分析了活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)材料的特性和普通混凝土轨道板的缺陷,在此基础上提出了将RPC这种超高性能的材料应用于轨道板的思想.根据设计荷载作用下轨道板的受力特点,建议采用格构型RPC轨道板,并给出了其设计图.利用有限元软件建立了不同类型板式轨道的三维空间模型,对其力学性能进行了研究,通过对不同类型轨道板应力位移的比较分析,证明了采用RPC格构型轨道板是合理和安全的,为我国高速铁路和客运专线板式轨道的设计提供参考,同时也为RPC材料在工程结构中的应用开辟了新的研究空间.     

矩形腔内冷水稳态自然对流换热的二维数值模拟

为了了解矩形腔内非Boussinesq流体自然对流换热的特有现象和规律,利用有限容积法对矩形腔内的冷水自然对流进行了一系列数值模拟,得到了不同宽深比、Rayleigh数下的流场和温度场,并对不同条件下的壁面传热特性进行了比较与分析。计算结果表明:随着宽深比的增大,流动逐渐增强,流胞数逐渐增多,壁面平均Nusselt数逐渐增大,并趋于某一定值;随着Rayleigh数的增加,换热能力也会增强,而且流动结构的转变会在更小的宽深比下发生。采用逐步线性回归方法,得到了关于热壁平均Nusselt数的传热关联式。     

水中灵巧弹药纵向操纵性运动预报设计与仿真

研究了水中灵巧弹药在纵向平面内的操纵性运动预报设计与仿真,建立了水中灵巧弹药在纵向平面内的动力学模型,建立与设计了水中灵巧弹药在纵向平面内的Z形操舵、梯形操舵和正弦操舵操纵性的标准和指标评价方法,同时针对每一种操纵性运动预报进行了Matlab仿真算例研究,分析与阐述了操纵性运动的各种典型特征参数及其运动规律.仿真结果表明该水中灵巧弹药具有良好的应舵性和操纵性,响应时间较快,能够准确预报该水中灵巧弹药的操纵性能.操纵性运动预报分析的过程和结果对于改善水中灵巧弹药的结构和水动力设计也可提供一定的技术指导与理论支撑.     

小水线面双体(SWATH)船纵向运动的控制

本文讨论了ＳＷＡＴＨ船静水中纵向运动稳定性和其在波浪上纵向运动消减的最 优控制问题。计算结果表明，设置两对一定面积的稳定鳍并对其加以特定规律的控 制，能达到保证ＳＷＡＴＨ船在静水中的纵向运动稳定和消减波浪中运动的目的。本 文方法可供设计参考使用。     

纵向涡强化竖直平板自然对流换热的数值模拟

利用纵向涡发生器强化换热是一种有效的无源强化方式.文中运用PHEONICS计算软件对纵向涡发生器强化竖直平板自然对流换热进行了数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好.在此基础上,对纵向涡发生器的几何因素及在竖直平板上的布置方式进行了模拟研究.结果表明:采取多排布置时,纵向间距d1会影响换热,当d1为35mm时平均换热系数达到一个最大值;在其它几何条件相同的情况下,错列布置方式的整体换热效果优于顺列布置的情况;对于底边为20mm的纵向涡发生器采取错列布置时,换热效果是翼高和横向间距d2两种因素的叠加,最佳翼高和横向间距分别是20和90mm.     

基于可编程运动控制器的电火花加工高速抬刀控制系统

针对电火花加工高速抬刀控制系统的设计要求,设计了基于可编程运动控制器的电火花加工高速抬刀控制系统,并将其应用于DK7140型商用电火花成形加工机床.结果表明,利用所设计的高速抬刀控制系统实现了主轴最高速度达200 mm/s、最大加速度约9.68 m/s2的稳定高速抬刀运动.进一步通过窄槽加工实验,取得了窄槽加工最大深度与加工效率的成倍提高,并验证了高速抬刀控制系统的控制与加工性能.     

UG高速铣削技术在塑料模具制造中的应用

高速加工(HSM)具有很多优点,被广泛应用在模具产品的数控加工中。使用高速加工技术,既要有满足高速加工的设备,适合进行高速加工的刀具,更为重要的是选择合理的加工策略。加工策略的不合理会造成严重的后果,因此数控编程一直是高速加工的重点和难点。文章介绍了UG的高速铣削加工策略,并以一塑料模具为例,较为详细地讲述了运用UG进行数控加工的过程。