基于滑移网格方法的井下涡轮水动力性能

涡轮是钻井行业常用的一种机械结构,通常应用于井下涡轮发电机、涡轮钻具等。随着计算流体力学(CFD)理论与数值求解方法的不断拓展和革新,CFD方法已经成为井下涡轮性能研究的重要手段。目前针对井下涡轮的研究均是静态的。本文利用fluent软件,采用滑移网格方法,编写UDF文件对井下涡轮进行动态仿真,研究了外界负载、叶片数量、流量、叶片安装角对井下涡轮水动力性能的影响,并对井下涡轮的启动特性和运动过程进行了分析。结果表明：启动力矩小于负载时,涡轮静止不动;涡轮所受的启动力矩大于负载时,涡轮开始转动。涡轮转动过程中涡轮所受力矩不断减小,而转速、冲击力不断增加。转速稳定时,流体产生的力矩与负载平衡,冲击力稳定。     

基于重叠网格方法的襟翼舵水动力性能的数值模拟与分析

CFD技术的高效利用是当前船舶设计领域的重要课题,而可靠的数值模拟方法能更好利用CFD技术进行舵的优化设计。本文以生成更高质量的计算网格、建立更合理的襟翼舵水动力性能数值模拟方法为研究目的,以"CSSRC舵"为研究对象,采用重叠网格方法构建襟翼舵网格模型,利用针对船舶设计的自主开发软件OSHIP进行数值计算方法研究;通过模型构建、收敛性分析和数值计算,最终建立了可靠的襟翼舵水动力性能数值模拟方法。该方法数值计算结果与实验数据的相对误差在6%以内,表明该方法可靠合理,且更为简便,可应用于对襟翼舵优化设计的后续研究。     

基于滑移网格技术的串列翼推进性能分析

以有限体积法结合Standard k ε湍流模型求解黏性不可压缩Navier Stokes方程,采用滑移网格技术实现了串列翼前后翼间的相对运动,分析了前翼拍动后翼静止的串列翼系统的推进性能.探讨了衰减频率、拍动振幅以及前后翼间距对串列翼推进性能的影响.计算结果表明,串列翼的推力主要由前翼产生,且在一定的衰减频率和拍动振幅范围内,串列翼均较传统的单翼拍动具有更高的推进效率,同时,前后翼间距对串列翼推进性能影响不大.     

基于信息网格的卫星网络仿真方法研究

针对目前卫星网络仿真系统中单一仿真软件很难同时满足卫星网络多方面的仿真需求,对比分析了卫星网络仿真软件的特点,提出了一种基于信息网格的卫星网络仿真方法,实现了一个开放的仿真框架。通过信息网格实现了不同卫星仿真软件之间的互连互通,通过实时共享仿真信息,增强了卫星网络仿真软件功能,为卫星网络仿真提供了一种新的解决方案。     

基于ADVISOR的混合动力汽车性能仿真

本文论述了应用ADVISOR软件对混合动力汽车仿真分析其动力性、燃油经济性及排放等性能的方法。以某并联式混合动力轿车为例,完成了发动机、电动机等部件的参数选型匹配及建模。仿真结果说明了使用ADVISOR软件对混合动力汽车性能进行分析研究的可行性。     

基于网格与无网格的血流仿真

本文结合欧拉法和纯拉格朗日法两种方法的优势,提出了基于网格和无网格相结合的方法实现血流仿真。该方法首先将整个血流系统看成一个粒子系统,然后采用有限差分法(FDM)实现对Navier-Stokes方程的离散化,并通过Gauss-Seidel方法对构造出的poission方程进行求解,将得到的数值解用来驱动粒子实现血流模型的构建,接着利用屏幕域抛雪球算法(screen space splatting)对血流表面进行渲染,最终实现整个血流过程的仿真。仿真结果表明:该方法提高了血流仿真的细节边界,能够保证血流效果的真实性,并且运算速度快,提高了仿真实时性。     

基于PIV试验的水介质液力偶合器涡轮流场仿真评价

为揭示水介质液力偶合器涡轮流场的特征及演化规律,基于计算流体动力学(CFD)技术,采用4种湍流模型(DES、DDES、IDDES、LES)仿真制动和牵引工况下的涡轮流场结构.通过粒子图像测速(PIV)试验,采用静态、动态图像标定方法实测涡轮流场图像.通过PIV流场试验结果与CFD仿真结果的对比评价4种湍流模型的适用性.结果表明:制动工况下,LES模型对主流区域多尺度漩涡流场结构的仿真结果趋于真实,流速为3. 52～3. 81 m/s,涡量为480～540 s-1; IDDES模型对叶片近壁面区域流速场的仿真表现卓越,流速为3. 14～3. 51 m/s,而DES模型对该区域内涡量场的仿真较好,涡量为500～570 s-1.牵引工况下,DDES和IDDES模型的仿真结果失真; DES模型对主流区域漩涡流场结构的仿真效果不如LES模型,但是能够体现多尺度涡旋沿圆周方向运动的基本趋势; LES模型的仿真结果与PIV试验结果吻合,能够体现沿圆周方向运动的多尺度涡旋之间的相互混合作用,流速为1. 40～3. 60 m/s,涡量为30～130 s-1.研究结果可为精确仿真液力偶合器涡轮流场提供一定的技术指导.     

基于水动力特性的河道景观设计方法

针对以往河道综合治理过程中水利设计和景观设计缺乏融合性的特点,分析了不同水文条件下河道水动力特性对景观设计的控制性指标要求;研究了基于丰、枯水期水位变化的滨河造景对策;指出水动力特性对护岸形式选择的影响;论述了不同水深下水生植物适宜品种及营造手法;提出河道水动力特性及景观要求双重作用下河道断面的优化策略.对于河道综合治理工程的优化设计有重要参考和应用价值.     

车辆动力-传动系性能仿真的方法研究

对车辆动力-传动系性能仿真的方法进行研究,提出了3种不同的仿真策略,即反向计算法、正向计算法和混合计算法,并进行了详细分析.给出了各种计算方法的计算流程,针对各种仿真策略,建立了车辆动力-传动系组成元件模型、整车模型和驾驶员模型.对BJD6100-EV电动公交车动力-传动系进行了性能仿真计算,计算结果与实测结果比较接近.提出的仿真方法和建立的模型合理有效,可用于仿真车辆动力-传动系的经济性、动力性以及驾驶员的操纵特性等.     

基于网格的联合仿真平台

针对仿真运行支撑环境的网格化问题进行了研究.摒弃单一运行时支撑环境(RTI)网格化研究模式,从多个RTI入手,研究RTI服务资源在广域网上的共享、协作与调度等问题;将多个RTI服务资源统一管理,形成RTI服务联邦,利用心跳机制保证每个RTI服务的有效性,同时设计专门的调度方式保证RTI服务负载能力.开发了一种基于网格联合仿真平台,理论分析和实际测试表明,本平台解决了单一RTI瓶颈问题,实现了RTI资源在广域网上共享,为进行大规模、多联邦复杂仿真系统提供了良好支持.     

导管舵的水动力性能

JD75简易导管是一种适用于改善操纵性能的转动导管。为了对正确确定舵机和导管固定构件的尺度提供必要的载荷资料,我们对带有三种不同尺度稳定板的 JD75简易导管进行了模型试验。在各种螺旋桨载荷下对不同的舵角测量了螺旋桨轴向的导管推力、与推力方向垂直作用的水平导管横向力、导管舵杆的扭矩以及螺旋桨的推力和转矩。试验结果以载荷系数来表达,以便在设计阶段能简捷地确定所需要的数据。同时,本文也给出了实船试验的有关资料。此外,我们还对不带稳定板、带流线型稳定板和带附有整流帽的流线型稳定板的 JD75简易导管螺旋桨进行了比较试验。文中给出了稳定板对导管螺旋桨性能的影响。     

锚泊浮船坞的水动力性能

提出了一种浮船坞锚泊系统响应分析的数值计算模型,运动方程在时域内求解．三维混合积分方程法用于计算浮船坞在频域内的水动力系数和波浪扰动力,并消除了不规则频率的影响．假想作用力法用于模拟锚泊线的作用,考虑了锚泊线的弹性和流力作用．计算和实验证明,在锚链中设置块重能减小浮船坞的最大运动幅值及锚链张力峰值．由于波频运动的影响,交叉锚泊系统其锚链所受的张力幅值比开式锚泊系统大,从而使得交叉锚泊系统锚链的疲劳寿命比开式系统短．     

基于CFD的螺旋桨桨叶折断水动力性能分析

基于CFD方法,对螺旋桨桨叶在不同位置折断时的水动力性能进行数值模拟。首先把CFD数值模拟结果与螺旋桨敞水试验结果进行比较,两者结果吻合良好;其次,对螺旋桨某一桨叶在不同半径处折断时的水动力进行计算,并对计算结果进行了回归;最后,对螺旋桨所有桨叶在同一半径处折断时的水动力进行数值模拟,对结果进行了回归分析。数值模拟结果与试验值吻合,回归结果可用于指导船舶的船-机-桨匹配工程实践。     

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.     

基于CFD的波浪能转换装置水动力性能分析

为了研究点吸式波浪能转换装置的水动力性能和载荷,采用基于黏性流体力学的CFD方法,模拟三维数值波浪水池,计算了波浪能转换装置的浮子在波浪周期为1.6,2.0,2.4s的运动位移和速度,以及浮子在特定波浪参数下的垂向受力,并与实验值进行对比.结果显示计算值与实验值符合良好,验证了此方法的准确性与可行性.在此基础上,进一步计算并分析了不同机械阻尼对装置运动性能的影响,结果表明机械阻尼增大会导致浮子的运动位移和速度减小,为装置的性能优化提供了依据.     

基于元胞自动机的井下人员逃逸仿真方法研究

本文提出了基于元胞自动机模型的人员在井下逃选仿真方法。在该方法中,首先用元胞自动机模型描述了地下矿巷道网络系统．用元胞来描述人员逃逸过程。在此基础之上,又增加了对人的分析,不再把人看成无意识的粒子,如人的速度和人的强壮程度。人的速度不再是一个定值,而是可变的;本文为考虑在矿井下的人员逃逸提供了一个可行的框架。     

桨舵系统非定常水动力性能预报方法研究

基于势流理论,提出了一种求解桨舵系统非定常水动力性能的方法.系统地研究了流场中含2个升力体的面元法理论,建立了相应的数值计算模型.模型中螺旋桨和舵同时求解,二者间的相互干扰通过时域内影响系数的变化进行考虑.以定常计算结果作为非定常计算的初始值,考虑了非定常求解时泄出涡的时间效应.计算了均匀流及非均匀流中桨舵系统非定常水...     

电动汽车动力系统设计与性能仿真

动力系统决定着电动汽车的加速性能,爬坡性能和续航里程.结合电动汽车的工作原理介绍了电动汽车动力系统参数设计方法,具体包括电机设计、传动系统设计和电池组设计.以某电动汽车为例开展了动力系统参数设计.建立了基于ADVISOR的电动汽车性能仿真模型.对电动汽车的加速性能、爬坡性能和续航里程进行了仿真.仿真结果表明:该电动汽车0~96.6km/h的加速时间为7.1s,最大爬坡度为28.4%,续航里程为142km,动力性能指标满足设计要求.     

碟形潜水器水动力性能研究

对开发设计的一种碟形潜水器进行了模型试验，得到了该潜水器的阻力性能数据及垂向运动水动力导数。在此基础上，对潜水器的运动稳定性和操纵性能进行了分析。研究结果表明，碟形潜水器具有良好的阻力性能和操纵性能。     

基于CFD的船舶导管螺旋桨的水动力性能研究

运用计算流体力学软件对黏性流场中导管螺旋桨的水动力性能进行了计算研究,模拟了导管螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数、导管螺旋桨表面压力分布等.首先利用UG及Gambit建立计算模型,然后在FLUENT软件中利用滑移网格(Moving Mesh)的方法计算导管螺旋桨在敞水状态下推力以及转矩.最后将计算结果与模型试验值进行比较,CFD计算结果与模型试验结果吻合.