激光探测气泡尾流研究

概述了探测气泡尾流的基本原理和重要现实意义。气泡尾流中包含有运动舰船的相关信息,激光穿过气泡尾流区域时会发生散射现象,通过对散射光的探测和分析,能达到对舰船的探测、辨别、识别的目的,这也是研制光制导鱼雷的基础。综述了目前国内外在这一领域的研究成果及研究现状,提出了将激光探测气泡尾流应用于实践亟待解决的理论和实践上的具体问题,同时对研究前景进行了展望。     

利用微气泡减小平板摩擦阻力的数值模拟

假定气-液两相流体均匀混合且微气泡在水流中存在滑移运动,运用混合多相流模型对水中运动平板的微气泡减阻过程进行了数值计算,研究了微气泡流的减阻机理,分析了主流速度及气体流量率等对减阻率的影响规律,同时构建了一个减阻率预报数学模型,并指出在微气泡减阻中存在一个与主流速度相对应的饱和气流量.     

水中微气泡光散射偏振特性的研究

在Mie散射理论的基础上,建立气泡光散射模型,计算水中微小气泡与固体微粒在不同的粒径参数和散射角条件下的光散射偏振特性,并对两者进行比较.结果表明,水中气泡及微粒对入射光散射后偏振状态的改变十分复杂.总体上气泡的退偏振效应比固体微粒强25%,微小气泡与固体微粒对偏振状态的影响在粒径域和散射角上具有选择性.     

水中目标微多普勒特征研究

为了有效检测、识别水中目标,从水中目标螺旋桨旋转运动建模出发,分析了螺旋桨旋转运动对主动声探测信号的调制作用及由此产生的回波信号的微多普勒特征,并进行了理论推导和仿真分析,验证了微多普勒特征的存在。结果表明:微多普勒特征信号是区别于其他信号的运动着的螺旋桨特有的信号,可用于对水中目标的检测、识别。     

冻融循环对气泡轻质土抗压强度的影响

对12组不同配比的试样进行不同冻融循环次数的单轴抗压强度试验,研究冻融循环对气泡轻质土抗压强度的影响。结果表明,冻融循环后,气泡轻质土具有较好的力学性能,水泥掺量和气泡掺量对其抗冻融特性的影响程度不同。水泥掺量可有效抵抗冻胀力,冻融循环次数对气泡轻质土具有较大的影响。气泡掺量适中,可显著提高气泡轻质土的抗冻融性能。水分是造成气泡轻质土冻融破坏的主要因素,在满足水泥水化所需的前提下,需要适当降低轻质土的含水率。最后,根据对气泡轻质土冻融破坏特点的分析,讨论气泡轻质土抗冻融破坏机理。     

不计浮力条件下边界附近气泡动态特性研究

边界面附近水下爆炸爆轰产物形成的气泡呈非球状脉动,尤其是坍塌阶段气泡表面各处径向收缩速度不均匀的现象更为显著,气泡偏离球形严重,甚至形成水射流。基于LS-DYNA的S-ALE方法,分别建立自由面及刚性壁面附近水下爆炸流场的有限元模型,结合典型时刻气泡外部流场压力云图演化,分析不计浮力条件下边界附近气泡动态特性及相关物理现象背后的力学机理,结果表明：在自由面附近,气泡体积达到最大时顶部曲率最高,坍塌阶段气泡顶部附近流场中形成局部高压区,局部高压区导致气泡顶部收缩加快,并形成背离自由面方向的水射流;水平刚性壁面附近气泡下端与壁面间的连通低压区和收缩阶段气泡顶部附近流场中形成的局部高压区是导致气泡中心趋近壁面的原因,该局部高压区致使坍塌中后期气泡顶部产生朝向壁面方向的水射流;自由面边界对高压气泡具有吸引作用,对低压气泡具有排斥作用。刚性壁面边界的作用与之相反。     

不同边界条件下水下爆炸气泡的数值模拟

采用有限元程序MSC.Dytran对不同边界条件下水下爆炸气泡的脉动过程进行了数值模拟。对数值模拟中的一些重要问题,如炸药药包的建模、网格密度、状态方程和静压力场的设定等问题进行了探讨。对无限水域中的水下爆炸气泡以及自由面边界、水平刚性面边界和垂直刚性面边界三种边界条件下的水下爆炸气泡进行了数值模拟,分析了水下爆炸气泡的半径、外形变化、气泡脉动压力、流场中的速度分布,结果发现边界的存在对气泡外形的影响较大,刚性边界面会使气泡脉动压力增大较多,而自由面边界对气泡脉动压力的影响较小。将数值模拟的结果与理论模型、经验公式和试验结果进行了比较分析,结果吻合较好。     

垂直刚性面边界条件下水下爆炸气泡运动的理论研究

为研究垂直边界面对水下爆炸气泡脉动的影响,根据势流理论建立了垂直边界面条件下水下爆炸气泡运动的理论模型,编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度及压力的分布、气泡引起的载荷形式进行了分析,结果表明,此模型能够反映水下爆炸气泡和周围流体介质的运动规律,并能进行定量的计算。     

舰船尾迹气泡的遥感应用

对船舶尾迹所含气泡与海洋中其他物质(包括浮游植物、黄色物质、悬浮无机物)的光学特征进行了比较分析,并对船舶尾迹中不同类型气泡在单位体积数量、空间分布上的异同点进行了分析。同时,为了揭示船舶尾迹气泡在不同水体中所引起海水表观光学量的变化差异,对一、二类水体中船舶尾迹所引起海水光学量相关数据进行了比较分析,总结出各种成因气泡在表观光学特征上的区别。分析表明:该研究成果为星载光学传感器遥感获取船舶尾迹信息提供了理论参考。     

水面平板下方非球状爆炸气泡运动数值模拟

基于势流假设,采用线性三角形单元直接边界元法对气泡外的水流流场进行计算,并采用二阶龙格-库塔法追踪气泡形状变化。同时,为了保证数值计算稳定,采用弹性网格技术对气泡表面网格进行光滑处理,并对近距离情况水下爆炸进行了计算,得到了气泡外形和作用于平板表面上压强随时间变化的规律。将计算结果与已有结果进行了比较分析,两者吻合较好,证明了该计算方法和计算程序的可信性。     

舰船静置爆炸气泡时总纵强度计算方法研究

新型"大气泡能"概念武器在水下爆炸能产生大气泡,对船体总纵强度造成很大影响,有可能使舰体发生纵向折断或倾覆。为研究这种作用,建立了舰船静置爆炸气泡时总纵弯曲强度的理论计算方法。采用静置爆炸气泡的假设,将气泡产生的浮力损失和压力差转化为等效载荷,计算气泡作用后船体的总纵弯矩和剪力并进行强度校核。以某舰艇为例进行计算,结果表明,爆炸气泡作用下船体的剪力和弯矩比静浮状态增大很多,船体发生纵向折断破坏的危险性也随之增大。     

短脉冲激光作用下爆发沸腾的温度及汽泡行为研究

采用短脉冲激光加热浸没在丙酮液池的铂薄膜电阻的方法,以及高压电火花单次放电高速照相技术,在国内首次建立了超急速爆发实验台,达到了微秒级的温度频响和2×106帧/s的高速照相.研究发现,随着激光热流密度增加,试件表面温度快速升高到一饱和值,与过热液体的动力学理论极限温度非常接近.拍摄到了与常规沸腾很不相同的蘑菇云式爆发沸腾照片.试件表面及临近表面的微薄液层内瞬间爆发生成大量大小相当的细小汽泡,汽泡脱离直径远低于经典Fritz公式计算值,上浮速度先快后慢.     

逆变器-异步电机电磁噪声的分析与研究

利用Ansoft建立了样机的二维模型,计算了样机在空载运行下的各性能参数,分析了样机内的磁场分布情况.在此基础上,计算了负载大小、机壳设计尺寸和逆变器供电对异步电机电磁噪声的影响.仿真分析表明:通过合理改变机壳尺寸和质量以及选择合适的逆变器开关频率的方法可实现异步电机的降噪.     

Numerical study on the case effect of a bomb air explosion

When considering the bomb explosion damage effect, the air shock wave and high-speed fragments of the bomb case are two major threats. In experiments, the air shock wave was studied by the bare ex-plosives superseding the real cased bomb; in contrast, the bomb case influence was ignored to reduce risk. The air explosion simulations of the MK84 warhead with and without the case were conducted. The numerical simulation results showed that the bomb case significantly influenced the shock wave generated by the bomb: the spatial distribution of shock wave in the near field changed, and the peak value of shock wave was reduced. Breakage of the case and kinetic energy of the fragmentation consumed 3 and 38% of the explosion energy, respectively. The increasing factors of the peak over-pressure induced by the bare explosive on the ground and in the air were 1.43-3.04 and 1.37-1.57, respectively. Four typical stages of case breakage were defined. The mass distribution of the fragments follows the Mott distribution. The initial velocity distribution of the fragments agreed well with the Gurney equation.     

等直圆梁在正交载荷作用下的强度校核

研究等直圆梁在位于水平平面内的集中载荷与位于铅垂平面内的均布载荷共同作用下梁的强度校核问题 ,重点给出了强度校核中梁的最大弯矩的计算方法。     

一种能考虑动升力影响的高速艇迎浪纵向运动的数学模型

根据高速艇在静水及波浪中运动的特点,提出了高速艇迎浪纵向运动的基本假设,建立了能考虑动升力影响的高速艇迎浪纵向运动基本方程,并提出了高速艇迎浪纵向运动预报的一种新方法(滑航法),编制了理论预报程序,进行了模型试验验证研究.结果表明,中高航速时,滑航法可用于高速艇迎浪纵向运动的预报.     

典型机舱火灾喷雾冷却效果数值仿真

针对船舶机舱火灾喷雾冷却效果问题,分析了机舱封闭环境中喷雾灭火的传热传质过程,构建并设置了具体的船舶机舱典型火灾环境;结合船舶机舱火灾发生条件下可能遭遇的典型故障状态,运用火灾动力学软件进行了数值仿真,进一步分析了喷头压力、数量以及火源位置等单因素和多因素耦合作用对船舶机舱喷雾系统冷却效果的影响,并给出了一种验证喷雾系统控制火灾能力的仿真计算方法.仿真分析表明:该方法可以模拟机舱喷雾灭火过程,对于分析并掌握救援过程中船舶机舱温度场的变化具有应用价值.     

Analysis on the resistive force in penetration of a rigid projectile

According to the dimensionless formulae of DOP (depth of penetration) of a rigid projectile into different targets, the resistive force which a target exerts on the projectile during the penetration of rigid projectile is theoretically analyzed. In particular, the threshold V_c of impact velocity applicable for the assumption of constant resistive force is formulated through impulse analysis. The various values of V_c corresponding to different pairs of projectile-target are calculated, and the consistency of the relative test data and numerical results is observed.