对转桨综合设计方法研究

为了设计出高效节能的对转桨,采用螺旋桨的旋涡理论分别对前桨和后桨进行设计,前桨和后桨之间的相互影响通过诱导速度来考虑,并用面元法分别进行水动力性能预报.通过实例设计分析发现:在设计进速条件下,该方法设计的对转桨与设计的单桨相比效率可提高10.24%;在一定进速范围内,进速系数越大对转桨节能效果越佳.     

基于面元法预报导管桨性能的数值计算方法

基于面元法,分别用将桨和导管当作一个整体考虑的直接计算方法、基于诱导速度的迭代计算方法与基于诱导速度势的迭代计算方法预报了导管螺旋桨的定常水动力性能.计算结果表明：采用这3种方法预报导管螺旋桨的定常性能具有相似的精度,但直接求解方法可以节省大量的计算时间;直接求解和速度势迭代计算的导管表面压力分布、桨叶表面环量和压力分布基本一致,但是与诱导速度计算的结果有一定的差异.对这3种方法计算结果的差异性分析表明：计算导管桨水动力性能时,直接求解方法和基于诱导速度势迭代方法更可靠.     

对转桨非定常水动力性能的数值分析

基于速度势的面元法预报了对转桨的非定常水动力性能,采用周向平均的方法处理转桨的两桨之间的干扰.首先通过将定常计算值与文献值进行比较验证算法的可靠性.然后,进一步分析了对转桨的非定常水动力性能,并将计算值与实验值和文献值相比较.结果显示:非定常结果与文献值非常接近,而且在加入伴流场后,非定常计算值比定常计算值的精度更高.计算了对转桨不同方向上的非定常力和力矩,分析表明该方法在计算对转桨水动力性能方面有一定适用性.     

对转舵桨节能特性分析

为了对对转舵桨的节能特性进行深入分析,以面元法为基础建立了对转舵桨水动力性能预报模型.对转舵桨的前桨、后桨和吊舱之间的相互扰动通过诱导速度来分析,诱导速度由面元法计算获得.为了便于对比分析,采用相同的预报模型对相应常规单桨的水动力性能进行计算.计算结果表明:在模型尺度下,对转舵桨在设计工况下所产生的推力略小于单桨,通过调整前后桨转速可使对转舵桨产生和单桨相同的推力;在产生相同推力的前提下,当前后桨转速比为1.016时,对转舵桨收到功率相对单桨减小10.8%.     

水下航行器大侧斜对转桨设计方法改进

研究基于升力线和升力面理论的对转桨设计方法,对升力面设计的核心部分--螺距和拱弧面的迭代计算方法进行了改进,建立了一套较为高效、准确的大侧斜对转桨设计程序.设计算例及其数值验证结果表明：改进的设计计算方法不仅提高了计算效率,而且能够有效保证设计结果的光顺性;设计方法具有较好的精度,可应用于大侧斜对转桨的设计.     

基于CFD的对转桨扇发动机性能确定技术研究

以某对转桨扇发动机三维模型为对象,采用CFD方法对桨扇滑流开展数值模拟。利用分区拼接网格技术对桨扇旋转区域和外流场域进行网格划分及拼接;在此基础上采用雷诺平均N-S方程,雷诺应力项采用RNG 湍流模型,基于滑移网格方法,开展了针对不同来流Ma、桨叶角及桨叶转速的流场的数值计算。结果表明：桨叶角对于拉力影响较大,在桨叶角30°变化到35°,桨扇的拉力变化范围可达37.8%,功率变化可达28.4%。桨叶拉力随着转速的增大而增大,在转速达到1600rpm后,前后排桨叶的拉力系数最大相差33%,当转速继续增大,气流通过前后排桨叶偏转角度大,气流失速严重,桨叶拉力增幅减小。本文通过对该型桨扇发动机流场的计算,定量获取了桨扇的拉力、功率特性,为后续桨扇发动机的推力计算提供参考。     

影响导管桨内部流场的几个因素

用理论方法计算导管桨的内部流场,研究几个重要因素对内部流场的影响,以期获得导管桨内部的流体运动规律．用迭代方法分析螺旋桨和导管的相互影响,迭代计算结束后求解螺旋桨和导管表面的偶极强度和源汇强度,根据蒙瑞诺公式计算螺旋桨和导管的诱导速度,即可得到导管桨的内部流场．以面元法为数值求解方法,编制计算程序,研究影响导管桨内部流场的几个因素,包括螺旋桨的盘面比、叶数和导管的形状、位置．结果表明,上述参数对螺旋桨内部流场的大小和周期均有很大的影响．     

原子核限制组态推转位能面

原子核推转壳模型自50年代被提出以来,经过60余年几个不同阶段的发展,已经成为定量描述原子核集体转动的最成功理论模型之一．其中最重要的两个发展是：考虑对关联作用和推转位能面计算（Total Routhian Surface）．这样的计算能给出核形变随转动的演变信息和转动顺排现象．我们在推转位能面计算方面主要开展了如下工作：（1）发展了“对关联一形变．转动”自洽计算;（2）发展了“限制组态”位能面计算,成功实现了对任何激发组态的自洽计算;（3）发展了“限制组态”推转位能面计算,实现了对任何激发组态的转动自洽计算．     

岩体开挖结构面特性分析的边界元法

在力学计算中如何很好地模拟岩体结构面破裂一直是一个难题.通过对结构面特性的分析,利用边界元法给出了结构面模拟的两种模型.模型将结构面分别假想为刚性连接和弹性连接,在结构面达到强度极限之前,结构面处于平衡状态,当其达到强度极限时,连接断裂,这样就避免了寻找结构面合理参数的工作,为更好地模拟结构面岩体的破坏提供了全新的方法.     

二维定常爆轰阵面形状的微分方程及D_（n）－k关系

提出了关于阵面附近流动特性的唯象假设，利用阵面曲线正交坐标中的守恒方程组，导出了描述二维定常爆轰阵面形状的微分方程，并讨论了理想爆轰条件及阵面法向爆速Ｄｎ与当地曲率ｋ的关系．     

基于面元法的舵球鳍组合节能装置理论

根据桨舵干扰思想,采用以速度势为基础的低阶面元法计算了均匀流中的螺旋桨与舵 舵球 鳍系统相互干扰的定常水动力性能,比较了普通舵及加装舵球、舵球鳍的舵的节能效果,并对影响舵球鳍节能效果的主要参数(舵球尺寸、鳍片尺寸和安装角度)进行了变尺度计算与分析. 计算结果表明,舵球鳍节能效果较舵球为佳,并具有节能效果最佳的尺寸及安装角度.     

一类非线性奇异积分方程的迭代解法

研究一类不含参数 λ的非线性奇异积分方程 u=Fu,并给出它的一种迭代解法 ,其中非线性算子 F可以分解为有限个算子之和 F= mi=1 Fi,且算子 Fi具有幂的性质 :Fi( au) =a Ki Fi( u) ( Ki<1 ) .     

一种对船桨干扰问题的黏势流耦合求解方法

基于黏性流计算流体力学(CFD)及势流理论,建立了一种黏流雷诺平均方程/面元法耦合迭代求解方法,对船桨相互作用问题进行了数值模拟.自由面的船体绕流场模拟应用CFD黏流方法,螺旋桨水动力载荷计算采用势流面元法.在黏性流场模拟中得到桨盘面处的总速度分布,减去螺旋桨诱导速度得到实效伴流速度并作为势流计算速度进口条件,螺旋桨效应以体积力的形式在黏性流场中体现.计算值与试验值的对比结果表明,黏势流耦合迭代求解方法能较好地预报船桨干扰问题,且较全域船桨离散化网格CFD求解船桨干扰的方法,计算量大为减少.该方法充分融合了黏势流方法的优点,既能计及黏性效应又能发挥势流快速准确的优势,能够拓展应用于船体及螺旋桨性能预报及设计优化的研究.     

旋转声源延迟时间方程求解的数值研究

为提高气动噪声时域数值算法的计算速度,针对亚音速匀速圆周运动的点声源,将延迟时间方程的求解问题转化为求抛物线与余弦曲线的交点,转化后的方程形式简洁并且数值计算效率更高.使用分段二次函数对延迟时间方程中的余弦函数进行替换,得到一种新的高精度迭代初值计算方法,并分别采用Newton迭代和Halley迭代算法求解延迟时间方程.研究表明:相对于通常的固定初值给定法,所提出的分段二次近似迭代初值计算方法可以减少约20％的计算时间,且Halley迭代算法具有较好的计算效率和收敛特性.     

综采工作面旋转调斜对接工艺研究

针对淄博矿业集团岱庄煤矿4324不规则综采工作面需两次旋转调斜的现实,通过分析旋转调斜对接工艺参数、工艺设计及对接方法,提出在此类顶底板条件下采用虚心旋转调斜是十分合适的,虚心旋转调斜比实心旋转调斜更有利于工作面的生产。该研究解决了岱庄煤矿不规则工作面的综采问题。     

螺旋桨滑流对机翼气动特性影响数值模拟方法研究

主要工作是螺旋桨滑流对机翼气动特性影响的非定常流体力学计算方法研究。几何模型借鉴国外某太阳能无人机,建立单螺旋桨计算模型,采用两叶螺旋桨。用ICEM网格软件生成具有两个计算域的高质量非结构数值计算网格,应用多参考系和滑移网格边界条件,对模型在低速情况下进行数值模拟。分析螺旋桨滑流的发展和机翼在滑流作用下的非定常气动特性,对比分析螺旋桨不同转速下滑流对机翼影响大小,计算结果表明本文采用的数值模拟方法能有效地应用于机翼在螺旋桨滑流作用下的流场求解,可以为工程应用提供重要的参考。     

具有体力的边界积分方程的整体变换法

本文提出用整体变换法求解有体力(自重.等角速旋转惯性力和稳定温度荷载)的边界积分方程.     

弹性半空间上矩形基础稳态振动积分变换解

采用双重Ｆｏｕｒｉｅｒ变换分析位于弹性半空间上,受竖向稳态荷载作用下矩形基础的振动问题,通过分析得到位移的积分变换解,并由该解得到短形基础稳态振动下的动刚度,通过解的数值计算分析,讨论了泊松比和基础形状动刚度的影响。     

局部非线性轴系振动稳态响应计算方法

对有非线性迟滞特性联轴器的船舶推进轴系振动稳态响应计算方法进行研究。在计入联轴器非线性动刚度和迟滞非线性阻尼的情况下,以ＧＬＭ法为基础,提出一种称为ＳＳＧＩＬＭ的方法,用于计算局部具有非线性动刚度和迟滞阻尼特性轴系的振动稳态响应。