新概念深水半潜式生产平台水动力截断试验与数值计算

对一新型深海半潜式生产平台的水动力性能进行模型试验和数值计算分析.与传统直立柱结构的半潜式平台不同,该新型平台的4根立柱在水线面以上向内倾斜.由于平台工作水深为1.5 km,模型试验时需通过数值分析进行等效截断设计.对平台6自由度运动响应和系泊缆受力的研究表明,模型试验结果与数值计算结果基本一致,该新型半潜式生产平台具有良好的水动力性能,满足规范要求.
     

狭水道中细长体水动力系数的计算

给出了关于狭水道中船舶水动力系数的一种计算方法，可作为船舶操纵性研究的参考。     

柔性扑翼水动力特性试验研究

为探究扑翼自身刚度和运动参数对其水动力特性的影响,依托仿生扑翼推进试验平台,实现扑翼的俯仰-升沉结合运动.使用六轴力/力矩传感器记录扑翼运动过程中的力学参数,同时利用高速相机记录扑翼运动情况;对力学数据进行均值化及归一化处理得出扑翼水动力特性随刚度及运动参数的变化规律;对图像进行处理,绘制出扑翼尾端点运动轨迹.试验结果表明:低刚度扑翼在低频下推力表现优异;扑翼刚度对推力稳定性起着重要作用;扑翼运动轨迹随着刚度增加,从杂乱无章演变为8字形,最终演变为弧线形.     

前置水翼对摆动翼水动力性能影响机理研究

为研究双体干扰对摆动翼水动力性能的影响机理,基于计算流体力学(CFD)方法,针对均匀来流、前置水翼刚性静止及柔性波动尾流场中摆动翼的水动力性能开展数值研究．通过改变摆动翼的平移幅值和运动频率计算推力系数、功率消耗及推进效率的变化趋势,以流场的压力分布云图、纵向速度分布云图及涡结构的演变特征分析前置水翼对摆动翼推进性能影响的机理．计算结果表明：前置水翼的存在能够提升摆动翼的推进性能,并且前置水翼进行柔性波动运动时摆动翼的推进性能最优;前置水翼的尾缘脱落的涡能够融于摆动翼表面的附着涡,提升附着涡的强度;上游的柔性波动水翼尾缘处脱落一个强度较大的尾缘涡,对摆动翼表面的附着涡产生挤压作用,提升附着涡的强度并加速附着涡的脱落．     

振荡翼改进模型的水动力性能分析

为了改善水翼的水动力性能,提高振荡翼的能量转化效率,基于传统运动模型提出了改进模型.利用Fluent建立了翼型的网格模型,并从水翼在运动过程中攻角(AOA)的变化及漩涡结构等方面分析了改进模型在不同运动参数下的水动力性能及能量转化效率.结果表明:改进模型在较长时间段内维持较大的升力系数,提高了水翼的水动力转化效率.与传统运动模型相比,在相同的最大攻角下,提出的改进模型有更好的水动力性能,且其能量转化效率超过40%.     

限宽水域中船舶平面运动机构试验及水动力导数数值模拟

为探究有限宽度水域中大型船舶的水动力特性,基于计算流体力学(CFD)技术对限宽水域中的平面运动机构(PMM)试验进行数值模拟.在对有限水域宽度的PMM试验的动态模拟上,开发了混合动网格技术,数值计算结果与循环水槽PMM试验结果对比证明采用该方法有效.继而模拟不同宽度水域中的PMM试验,分析船舶水动力随运动速度变化的关系.结果表明,限宽水域中水动力随运动速度变化的非线性特征更为显著,船舶操纵加速度导数增大,位置导数减小,旋转导数的绝对值有所增加,二阶非线性导数值变化较大.     

三维拍动翼推进效率的计算方法

针对国内外学者对拍动翼的研究多集中在水动力性能分析与流场模拟方面,而对其推进效率的计算方法尚无科学严谨论述的现状,提出一种计算拍动翼推进效率的方法.采用基于速度势的面元法计算了三维拍动翼的平均推力系数,通过与Fluent数值模拟计算值及相关实验结果的对比,证明了面元法程序在计算中的有效性.在此基础上,结合理论力学和分析力学的基本理论,推导拍动翼推进效率的计算公式,应用面元法实现其推进效率的数值计算.推进效率计算值与实验结果的比较表明,所提出方法适用于三维拍动翼推进效率的计算.并分析了转动幅度和频率对平均推力系数和推进效率的影响.     

三峡升船机的水动力计算

以加速度势为待求变量，在水动力学线性理论的框架下，建立了承船厢在升降过程受到加速度激励时，厢内流体和船体运动的求解方程，考虑了流体和船体运动间的耦合效应，问题用边界元方法求解；利用Green函数的一种几何约束，减轻了场点与源点重点时造成的奇异性，以及流域角点处确定立体角的麻烦，对自由表面的网络进行了特殊的划分，可适应多艘船舶在自由面上任意布置的情形，通过对程序进行多方面的验证，表明文中的理论和数值计算是合理的，可以用之于三峡升船机总体数值模拟的计算。     

潜体近水面航行兴波阻力计算

基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法计算了潜体近自由面航行的兴波阻力,构建了一种在时域中求解兴波阻力的计算方法.该方法是时域算法,其特点是从初值开始,利用非定常的自由面条件,通过时间步进迭代而逐步达到稳态.这种求解模式对于定常和非定常问题都适用.文中确定了计算模型和参数,数值计算结果与试验结果对比,证实了本方法是一种可行、可靠的时域算法.     

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.
     

环形与圆形喷管水下气泡生成的实验对比研究

对环形喷管与圆形喷管水下气泡生成进行了实验对比研究.利用自行设计建设的水下气体射流实验系统,结合高速摄影仪图像记录及图像处理,比较分析了两种喷管气泡生成的异同.研究表明:对于圆形喷管,其气泡生成随气体流量增加依次呈现单周期、双周期和三周期特性;而环形喷管,在初始低流量时,气体在环形喷管出口截面呈随机无规则喷发,一旦形成稳定环形气泡则直接进入三周期区制;两种喷管在后续气泡断裂时整体气泡顶部上浮高度也不同;3类气泡所受各种力处于动态变化之中,且3类气泡所受主要控制力不同.      

环形后台阶通道内层流流场的数值模拟

用SIMPLER算法对流过环形后台阶通道内的层流分离和再附着进行了数值模拟。计算区域的离散化采用交错网络，用FORTRAN90编制了相应的USER子程序，求解了相应的Navier-Stokes方程组。根据计算结果绘出了不同雷诺数下的流线图，并将计算得到的再附着点位置的无量纲值与文献[1]进行了比较，发现计算结果与文献[1]基本吻合。     

面内压缩载荷和横向载荷联合作用下环板的后屈曲数值分析

研究了在面内压缩载荷和横向载荷联合作用下弱性环形薄板的后屈曲问题。利用对边界条件的初始扰动及差分法直接求解非线性大挠度微分方程组，得到环板的后屈曲平衡路径。同时还给出轴缶距离缩短量与载荷的关系曲线。     

环形楔刀法切轧时轧制力计算的探讨

对环形楔刀法切轧时的轧制力计算进行探讨。根据力学和运动学理论，在分析轧件运动与受力的基础上，用近似法确定了轧件与轧辊在高度方向上的相对位置及一系列与轧制力计算有关的参数，并采用分区计算的思想，计算出各区的平均单位压力和接触面积，最终计算出总轧制力。     

钢筋混凝土烟囱筒壁环形悬臂的尺寸计算与构造设计

以某公司钢筋混凝土烟囱在施工中所遇到的实际问题为实例,通过对工程实例的探讨,结合我国现有规范中对牛腿构件的设计要求,对钢筋混凝土烟囱的环形悬臂这一特殊构件的受力情况进行了探讨并对构件的尺寸设计进行了优化分析,最后提出了该设计方法的适用条件和适用范围.     

一种测量含湿多孔体中动态湿分布的方法

建立了兼顾湿度影响的非稳态热传导方程，利用反问题法求解含湿多孔体中动态湿分布，建筑墙体静态热工实验台对加气混凝土墙体的实测表明，该方法可行．     

轿车车身表面压强分布的数值模拟

本文介绍了轿车身表面压强分布的数值模拟的理论依据及相应方法。建立了轿车车身外形数学模型和表面分布的物理模型，通过数值模拟结果与实验结果的对比，证明了该计算模型的可行性和正确性。     

水翼型水上飞机水动性能数值计算及分析

采用空气动力和水动力耦合求解并结合动力学平衡方程方法对水翼型水上飞机水面起飞过程水动性能进行计算。使用Realizable k-ε模型对NACA0012三维地效机翼进行计算,验证空气动力计算方法。使用流体体积函数(VOF)方法对验证模型在不同弗汝德数下进行数值模拟,验证水动力计算方法。最后,对水翼型和双浮筒型水上飞机水面起飞过程进行数值计算,计算结果表明,水翼能够产生较大水动升力,当速度达到12 m/s时,水翼产生的水动升力将机身抬离水面;水翼水动升力峰值为6 395 N,约占飞机总升力的83%,双浮筒型水上飞机阻力增加较快,其阻力峰值约为水翼型水上飞机阻力峰值的1. 87倍,从而证明了水翼能够产生较大水动升力并能有效降低水上飞机的水动阻力。     

成层地基位移反分析的数值计算

承压板变形试验被用来测量地基表面和深孔的位移，进而利用反分析估计成层地基的弹性模量，评价大坝的安全性．研究了非均匀弹性问题中奇异积分的收敛性和算法．在分析反问题中误差函数的拟凸性质的基础上，利用非线性变换改善误差函数的拟凸性质，利用具有再启动策略的变尺度方法处理实测数据