近海面升力翼的模拟试验分析

对接近海面运动的升力翼的水动力特性进行了模拟试验.试验分析表明,浸深对升力翼的水动力有较大影响,当浸深达到临界值(?)_(cr)时,自由面的影响显著减少.升力翼水动力对规则波呈周期性响应,其中以法向力的响应最为显著.而升力翼的密度谱与模拟海浪谱具有较好的协调性,且呈线性响应.其响应幅值算子是影响水动力极值及有义值的主要因素.     

带环形翼潜体水动力导数的数值计算

在定常、有势、不可压流的前提下,对由回转体、附体围壳、十字翼和环形翼组成的潜体的水动力导数,采用奇点分布法进行了计算.计算中在潜体表面布置源汇和偶极子以模拟厚度影响及升力效应,并探讨了封闭体奇导性问题的解决方法,计算值与试验结果符合良好.在展弦比相同时,环翼升力线斜率是平面无后掠翼的两倍.     

发动机喷流影响低速风洞试验研究

引射模拟器是一种经济方便的动力模拟试验装置,可以模拟排气影响并部分模拟进气影响,本文使用引射模拟器,研究了不同工况下翼吊发动机喷流对翼身组合体巡航、起飞、着陆等构型低速气动特性的影响。试验表明喷流对巡航构型带来升力损失,起飞构型升力影响较小,着陆构型升力增加较明显,所有构型都出现了阻力和低头力矩增量。     

船用水翼抽吸增效作用的影响因素分析

为揭示船用水翼抽吸增效的水动力性能,采用Fluent软件进行了相关影响因素的分析.数值模拟采用NACA0012对称翼型,湍流模型选用kω-SST.结果表明:安装抽吸口可改善水翼的水动力性能;吸口数目增加,升力系数下降,阻力系数先降低后增加,存在最佳的升阻比;两吸口距离增大,升力系数下降,水动力性能随之下降;吸口位置后移,升力系数增加,阻力系数降低,水动力性能随之提高;吸口宽度增加,升力系数、阻力系数、升阻比均呈波动状态.     

多机构控制下的拖曳体三维水动力响应分析

以一种自主稳定可控制水下拖曳体为研究对象,分析匀速拖曳时在迫沉水翼和双尾推进器联合作用下拖曳体的三维水动力响应特性.首先根据已有的单控制机构(迫沉水翼或双尾推进器)作用下拖曳体的拖曳水池样机二维试验数据作为训练样本,采用LMBP算法,建立起基于神经网络理论的自主稳定可控制水下拖曳体水动力数值模型,以此为工具分析在两种控制机构联合操纵下拖曳体的三维水动力特性.数值模拟结果表明:利用这一神经网络模型可以对拖曳体在多机构控制动作下的三维水动力响应进行有效的数值仿真模拟.     

改进型振荡水翼水动力试验及机理

针对不同前缘结构形式的三维水翼进行水动力模型试验,研究在不同摆动速度下水翼的水动力性能,分析不同波浪形前缘结构对水翼性能的影响.选取性能较优的波浪形前缘水翼与普通前缘水翼进行CFD数值模拟,对其流场进行分析,探究波浪形前缘结构对水翼边界流动的扰动机理.研究结果表明:随着摆动速度的增加,水翼的升力、阻力和扭矩都会有不同程度的增加;前缘波浪形水翼凸起的波幅和波长同时较大时对水翼性能的提升有较大的影响;前缘波浪结构能有效减弱水翼吸力面涡流分离对整体性能的扰动,沟槽内的流动对水翼尾流能够起到使其重新贴附翼面的作用,提高水翼的水动力性能.     

摆动频率影响扑翼推进水动力的数值仿真研究

通过建立简谐运动耦合的二自由度扑翼运动模型,基于动网格技术对水下扑翼推进水动力特性展开数值仿真研究。通过数值仿真发现：扑翼推进力和最大升力与扑翼摆动频率的平方近似成正比;摆动频率影响前沿涡和尾涡的产生和脱落,从而影响推力     

雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载频域特性

为研究雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载的频域特性,采用冲击射流装置模拟雷暴冲击风,对5个不同深宽比(D/B)的矩形高层建筑模型进行测压试验.根据试验数据,对模型层风荷载功率谱、相关系数以及相干性进行了详细分析.结果表明:阻力系数谱基本与顺风向风速谱保持一致,随着径向距离的增加,阻力系数谱的频带变宽,主频及能量逐渐减小;升力及扭矩系数谱随模型深宽比的增大而有所差异,但变化不明显,考虑主要是受雷暴风近地面特殊的湍流风场影响;径向距离和模型深宽比对层阻力系数的相关性影响较大,对升力和扭矩系数的相关性影响相对较小;层阻力系数相干性随频率的增大呈线性减小;层升力系数相干性在低频段保持平稳,而后呈指数衰减,层扭矩系数相对较小,且随频率的增大而按指数率迅速衰减.     

改进Spalart-Allmaras湍流方程在NACA系列翼型CFD计算中的应用

以NACA0012翼型为研究对象,对Spalart-Allmaras(SA)湍流方程中的闭合常数进行正交试验,确定各闭合常数值的对数值模拟的影响程度。通过正交试验发现C_(b1)和C_(v1)对数值模拟结果有显著影响,并且翼型升力系数随C_(b1)和C_(v1)的变化呈现单调变化。为得到不同迎角下局部最优的C_(b1)和C_(v1)的值,对其进行大范围小步长取值。利用拉格朗日插值函数,构造迎角与局部最优闭合常数之间的函数关系。利用NACA0012翼型对函数关系的准确性进行验证,同时利用NACA0020和NACA2412翼型验证函数关系在其他翼型数值模拟中的适应情况。结果表明:局部最优的闭合常数能够显著提高翼型升力系数预测的精度,所得到的局部最优闭合常数能够适应NACA系列其他翼型的气动性能计算。     

栏杆高度对流线型箱梁涡振性能影响的试验研究

为研究栏杆高度对流线型箱梁涡激振动性能的影响并揭示其机理，通过节段模型风洞动态测压与测振试验，研究了流线型箱梁涡振响应、平均和脉动风压系数、频域特性以及局部升力对涡振的贡献系数分布情况. 结果表明：安装栏杆后主梁表面的平均风压系数增大，脉动风压系数变化复杂，脉动风压卓越频率与模型自振频率基本一致，局部升力对涡振的贡献作用增大，使主梁涡振加剧；栏杆高度的变化对主梁表面平均风压系数基本没有影响，但对其脉动风压系数的分布规律及脉动压力功率谱幅值有较大影响；栏杆高度的变化，使主梁上表面前部和尾部区域的局部升力对涡振贡献程度呈现出显著差异，当贡献值增大时，主梁涡振响应增大. 当栏杆高度为45%的梁高时流线型箱梁的涡振幅值最大，在此基础上适当降低或增大栏杆高度均有一定的抑振效果，降低栏杆高度效果更好. 研究结果为流线型箱梁栏杆的设计和相关研究提供了依据和参考.     

施扰建筑高度对主建筑层升力影响的试验研究

利用刚性模型测压试验,研究了施扰建筑相对高度变化对主建筑层升力系数和层脉动升力功率谱的影响规律.试验包含了3个并列位置、5个串列位置和3个斜列位置.结果表明:建筑物并列时,高度比越大则层平均升力系数大,层脉动升力功率谱受影响的范围大;建筑物串列时,高度比对层平均升力系数的影响很小,对层脉动升力系数的大小及沿高分布形式有显著影响,施扰建筑高度超过受扰建筑时层脉动升力功率谱受到的影响很大,尤其是顶部区域;斜列工况时,并列间距比对影响规律起主导作用.     

栅中水翼的空化流体动力特性

采用数值模拟的方法对空化条件下Clark-y水翼和栅中水翼的水动力特性进行了研究.计算中,空化模型采用基于Rayleigh-Plesset方程的Kubota模型,湍流模型则采用基于滤波器的混合湍流模型.通过实验结果对计算结果的可靠性进行了验证.结果表明,受上下翼型的影响,栅中水翼吸力面的低压区和压力面的高压区相对水翼情况有所收缩,造成平均升力系数变小;与水翼相比,栅中水翼的升阻力变化周期更长,波动范围更大.     

重心高度对浮式结构水动力性能的影响

 通常在计算模拟海上浮式风机平台运动时, 外部结构形式是影响水动力性能的主要因素, 而重心在水动力计算中的影响则被忽略.为了研究重心变化对结构物水动力响应的影响, 以5MW浮式风机平台作为研究对象, 通过数值模拟的方法, 分别对浮筒间距、撑杆形式以及有无垂荡板与重心高度变化结合加以分析研究.结果表明:改变浮筒间距时, 重心高度对水动力性能的影响主要体现在横、纵摇及横、纵荡方面, 且浮筒间距较大的基础形式达到峰值响应时的重心更低;斜撑的改变与其随重心变动得到的运动幅值规律一致, 且峰值响应之后的各响应幅值在数值上基本相同;垂荡板的添加有效降低了纵摇及垂荡幅值;对于三浮筒半潜式平台, 最佳重心位置为水下3~8m处.     

中国水翼艇图谱

利用艇体下的水翼在高速航行时产生的水动升力将艇体托离水面的高速艇。水翼艇种类较多,按水翼多少可分为双水翼艇(前后水翼)和单水翼艇(只有一组前水翼,又称翼滑艇);按翼航时水翼是否穿过水面可分为割划式、全浸武两类;全浸式水翼艇又分为深浸式和浅浸式两种。按前后水翼承受载荷不同可分为机式、鸭式和串列式三类;按水翼能否调节分为自控和浸式种。按前后水翼承受载荷不同可分为机式、鸭式和串列式三类;按水翼能否调节分为     

自然通气状态下半浸桨水动力特性数值分析

为了研究自然通气状态下半浸桨的水动力特性,以雷诺时均(RANS)方程求解流场,同时结合流体体积(VOF)方法和滑移网格技术对标准半浸桨模型841B非定常气液两相混合流场进行数值模拟.数值分析结果表明,推力系数KT和转矩系数10 KQ的计算结果与试验值吻合良好,尤其在设计点附近,两者误差均在5%以内.在尾流场中,空气腔呈螺旋状向下游发展,螺旋的直径先增大再减小,最后螺旋状的空气腔逐渐消失.由于浸深较小,半浸桨在水平方向、垂直方向上均受到很大的力和力矩.半浸桨的尾流场以自由液面为界,速度发生突变.桨盘面之前,半浸桨通过抽吸作用影响流场;桨盘面之后,滑流作用主导流场.     

隧道埋深对地铁运行诱发振动的影响分析

采用FLAC^30建立了三维弹塑性动力有限差分模型,综合考虑衬砌、地层和地表的动力相互效应,就珠三角软土地层隧道埋深对地铁运行诱发相关振动的影响规律进行了分析。结果表明,隧道埋深对地铁运行诱发的衬砌环、周围地层和地表的动力响应产生了明显的影响,埋深越浅则动力响应越强,埋深越大则动力响应越弱。埋深对衬砌环的影响主要表现为使其发生不同的整体下沉响应;埋深不仅影响到地层动力响应强度,还影响到其受振范围;适当增大隧道埋深有助于减小地表噪声和振感。计算值与实测值吻合良好。     

前缘网格分布对超临界机翼气动特性的影响研究

生成合理的计算网格是保证数值模拟精度和准确度的前提条件。超临界机翼前缘半径较大且流场变化剧烈,机翼前缘的网格分布对超临界机翼的低速气动特性的数值模拟有重要影响。通过对同一构型不同机翼前缘网格分布进行数值模拟,研究了前缘网格密度对超临界机翼失速攻角、最大升力系数和分离形态的影响。结果表明,随着机翼前缘网格密度的提高,该构型的失速攻角、最大升力系数都有显著的提高;机翼的分离形态发生本质变化,由外翼先分离变为内翼先分离。     

吊舱对螺旋桨水动力性能的影响

基于单桨式吊舱推进器定常水动力性能的理论计算方法及试验，探讨了吊舱对螺旋桨水动力性能的影响。性能理论计算中螺旋桨采用升力面理论涡格法，吊舱采用面元法，对螺旋桨与吊舱的相互影响进行了时间平均及迭代处理。通过计算分析了吊舱对桨叶载荷分布的影响，以及吊舱引起的伴流分布特性。     

波浪作用下液化场地高桩码头动力响应试验研究

高桩码头广泛应用于深水港口工程建设中，且大多位于可液化场地，波浪作用对液化场地高桩码头工作性能的影响不可忽视，但鲜有研究报道.进行液化场地高桩码头模型波浪水槽试验，考虑波浪、码头和土层三者之间的相互作用，真实再现高桩码头使用环境，探索波浪作用下码头内部响应差异，分析波浪作用下码头桩基和土层动力响应，探讨波高变化对各动力响应的影响规律.结果表明：高桩码头面板加速度和位移响应随波浪作用时间增加先逐渐变大最终保持相对稳定；群桩内各桩受到的动水压力和变形差异明显，其变化规律与桩位置有直接联系；自由场和桩周土层孔压响应幅值随埋深增大而减小，群桩的存在会降低桩周土层孔压的响应，增大土层加速度的响应；波高的增加对土层的影响随深度的增加而减小.上述研究成果可为波浪作用下类似高桩码头试验提供参考，为高桩码头合理化设计和防波浪侵袭提供支持.     

突加集中荷载作用下饱和土-深埋圆形隧道衬砌系统的非轴对称动力响应

考虑饱和土与深埋圆形衬砌的相互作用, 研究了突加集中荷载作用下饱和土-衬砌系统的非轴对称动力响应. 基于Biot理论和弹性理论, 采用Laplace变换和Fourier级数, 考虑衬砌边界条件以及衬砌与饱和土交界面处的连续性条件, 在Laplace变换域内求得突加集中荷载作用下饱和土-弹性衬砌耦合系统的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式. 利用Laplace逆变换Crump数值反演方法得到饱和土-衬砌系统动力响应的数值解, 并分析了土体和衬砌系统的力学、几何等参数对系统动力响应的影响. 结果表明: 5倍隧道衬砌半径以外处土体的动力响应远小于隧道附近土体的动力响应; 衬砌刚度和厚度对土体位移和应力影响显著, 但对孔隙水压力影响较小; 孔隙水的可压缩性对土体位移的幅值影响不大, 但对应力幅值的影响较为显著.