油水两相分层流层流流速分布计算分析

利用剪切力比模型,进一步讨论了油水两相分层流层流流动的速度分布规律,将水相流速假设为抛物线形式分布与实验结果有较大偏差,将水相分为拖曳和返流两段更接近实际情况,模型所得水相计算结果更接近实验数据。指出剪切力比模型能否适合于油水两相分层流动计算理论需要更多实验结果验证。     

管道热边界层理论的研究

研究了高粘性液体管道流动的热边界层理论。利用圆柱坐标粘性流运动基本微分方程,提出了管道热边界层方程,推导出边界层中的温度分布以及层流和紊流时热边界层厚度的常微分方程和解析解计算表达式,并通过Matlab编程实例,给出了热边界层厚度解析解与数值解的比较。计算结果表明:1)粘性的影响将使得热边界层的发展加快,随着粘性和流量的增大,其影响将更加显著;2)紊流时热边界层的发展比层流时要慢。     

斜坡海床环境舰船电场电位分布研究

为研究倾斜海床环境舰船电场的分布,首先通过构建空气-海水-斜坡海床三层介质模型,采用镜像法推导了位于海水中的水平电偶极子在全空间产生的场分布,验证所得标量电位表达式满足边界条件;然后,分析了斜坡海床条件下舰船静电场的分布规律,并进行了数值仿真和实验验证。结果表明:实测数据与仿真分析相符合,电位分布表现出明显的通过特性,且达到可探测的量值。     

921A钢在海水中腐蚀的力学化学效应

为了研究弹性应力和弹塑性应变对921A船体钢在模拟海水中腐蚀行为的影响,采用自制的载荷-电化学实验装置对921A钢在载荷与腐蚀介质协同作用时的开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学性能进行了测试,并由电化学阻抗谱拟合得到的电荷传递电阻定义载荷下的腐蚀速率修正因子,将实验得到的腐蚀速率修正因子与理论值进行了对比。结果表明:弹性拉应力与弹性压应力对力学化学效应的影响具有对称性。力学化学效应随着弹性应力的增大而增大,随着弹塑性应变的增大先增大后减小。弹塑性应变对力学化学效应的影响远远大于弹性应力的影响。在研究范围内,弹塑性应变引起的腐蚀电位负移量最大为62.6 mV,相应的腐蚀速率修正因子高达4.113,而弹性应力引起的腐蚀电位负移量最大为24.5 mV,相应的腐蚀速率修正因子为1.746。由此可见,应力应变对921A钢在海水中腐蚀行为的影响不容忽视。     

钛在各种介质中的电化学行为的研究

用动电位扫描法研究了钛材在含有不同氯离子浓度溶液中和含有ＰＯ３－４离子的氯离子溶液中的电化学行为．利用线性极化法,测得钛在上述介质中的腐蚀速率．实验结果表明,钛在上述介质中具有非常好的耐蚀性能．     

层流条件下传质过程对舰船电场的影响

为了使直流电流元模型仿真结果更加接近实际情况,首先建立了螺旋桨圆盘等效模型;然后,结合电化学及流体力学相关理论,从流动腐蚀角度对舰船在海水中的腐蚀电流密度进行分析,并基于Navier-Stokes方程得出了圆盘表面氧气的传质过程控制下的极限腐蚀电流强度,建立了腐蚀电流元模型求解三层介质中的静电场;最后,进行了实验验证。结果表明:螺旋桨转速的增加会导致静电场幅值增加,且电场幅值的变化与测量点及船壳破损的位置有关,实际腐蚀过程中边缘效应的影响不可忽略。     

羧酸盐对锡和铝在中性溶液中的缓蚀作用研究

分别采用交流阻抗、线性极化、动电位扫描等电化学方法初步研究了羧酸盐缓蚀剂在中性介质中对锡和铝的缓蚀作用.实验结果表明,锡和铝在中性介质中的腐蚀以点蚀为主,而该羧酸盐结构中含有羧基,对锡和铝有良好的缓蚀效果,尤其是处于最佳缓蚀浓度时.     

PCP系统的优化对船舶水下电场的抑制作用

为了达到抑制水下电场特征的目的,需要使船身电位保持均匀。采用边界元法建立了空气-海水两层介质中的船体模型,通过改变牺牲阳极阴极保护系统中牺牲阳极的数量和分布,定量计算了不同保护状态下的船身电位和水下电场,并进行了实验室船模实验。仿真和实验结果均表明:对阴极保护系统进行合理的设计,使阳极与腐蚀区域之间保护电流的作用距离缩短并使多个阳极共同承担同一区域的防腐功能,能够降低单个阳极输出保护电流的强度,提高船身电位的均匀化程度,在达到防腐效果的同时起到抑制水下电场的目的。     

管流速度边界层解析

采用动量积分方法推出了管道流动中的速度边界层方程,给出了管道层流和紊流时速度边界层和核心区中的速度分布、边界层厚度的解析结果,并与冯·卡门动量积分方程推出的结果进行了比较.得到了管道层流和紊流时速度边界层入口段长度的表达式,表明比现有教材中所给出的公式数值要小.证明了管流中速度边界层的发展要远远快于热边界层.因此在研究管道热边界层流动时假设速度边界层已充分发展是合理的.     

管道热边界层减阻理论的应用研究

全面研究了高粘性液体管道流动的热边界层减阻理论的应用。利用管道热边界层理论中关于边界层的温度分布及层流、紊流时热边界层厚度的计算表达式,推证了管壁热流量及定性温度的计算表达式,利用指数型的粘温特性方程,采用积分方法推出了管道热边界层流动中层流和紊流摩擦水头损失的计算公式,并给出了设计应用实例。计算结果表明,对于高粘液体短管输送,其流动一般均为边界层入口段,热边界层减阻的最佳范围大致是管长L≤5km,管径D≤200mm。     

Research on the Static Magnetic Field of Ships with Corrosion and Anticorrosion Efficacy Using Electric Dipole Model

In the case of three-layered(air-seawater-seabed)model,the analytical expressions of the static electric and static magnetic field produced by the static electric dipole located in seawater were derived by using the mirror image theory.Combined with the distribution of the underwater electric potential measured in laboratory,an electric dipole model for physical scale of ship was established and the distribution characteristics of an actual ship' s corrosion related magnetic field were obtained.Based on established models,theoretical analysis and calculation were made to catch out the distribution characteristics of static magnetic field related with corrosion and anticorrosion,which can not be measured directly in seawater.The results show that the static magnetic field related with corrosion and anticorrosion is a kind of noteworthy obstacle signal for degaussed ships.     

潜艇螺旋桨区域腐蚀电场模型特征及奇异峰成因分析

针对边界元法推算潜艇腐蚀电场分布时边界条件影响电场信号特征,导致螺旋桨区域产生奇异峰现象的问题,以实测船用921合金钢和镍青铜螺旋桨材料极化曲线作为建模边界条件,重点对比分析了恒电位和非线性边界条件下的电场特征,并通过建立阻抗谱参数下的船壳-螺旋桨电化学阻抗等效电路,分析了潜艇腐蚀电场螺旋桨区域产生奇异峰的原因。仿真结果表明:潜艇电场特征分布及螺旋桨区域奇异峰现象与船体材料电化学极化状态有关,合理设定非线性极化边界参数可达到削弱奇异峰现象、平滑腐蚀电场模型的效果。     

电化学极化状态对潜艇螺旋桨扰动电场模型的影响

潜艇服役期间涂层性能退变影响潜艇电场分布,以材料电化学极化状态为边界条件,应用边界元法建立潜艇涂层性能下降、涂层渗透腐蚀、涂层局部破损极化三种潜艇腐蚀静电场模型,从时域和频域特征对螺旋桨扰动电场模型进行分析。研究结果表明：电化学极化状态对螺旋桨扰动电场的电位信号特征及电场谐波频段影响显著。恒电位、线性极化、非线性极化三种边界条件下,螺旋桨以相同频率旋转扰动静电场时,各模型的频率成分占比差异明显。非线性边界条件下的扰动频率和2倍扰动频占比相差最大,线性边界条件下的扰动频率和2倍扰动频占比相差最小。三种边界条件下电场模型的3倍扰动频以上的谐波范围会发生改变,恒电位边界下模型谐波范围最小,非线性边界条件下谐波范围最大。     

基于等效电路和点电流源的潜艇水下腐蚀电场估算

为了对潜艇涂层破损状态的水下腐蚀电场进行快速评估,基于电化学腐蚀原理和潜艇结构特点,建立潜艇涂层局部破损时的腐蚀电流等效电路,对潜艇涂层局部破损时的腐蚀电流强度进行估算,并基于点电流源对潜艇腐蚀电场建模,将潜艇涂层破损部位和裸露螺旋桨等效为点电流源,利用点电流源在分层介质中的电场计算公式对潜艇涂层破损时的腐蚀稳恒电场进行估算。与某型潜艇腐蚀电场商业有限元软件COMSOL仿真结果对比表明：该估算方法得到的潜艇表面腐蚀电流和不同路径电场分布曲线规律与COMSOL仿真结果基本一致,电流估算值相对误差不超过6.5%,电场各分量峰峰值相对误差不超过18%。     

泵喷推进型潜艇电场防护效果与阴极保护性能分析

为探究泵喷推进型潜艇在电场防护和外加电流阴极保护这两种典型工作形态下的防护效果,采用边界元法建立了此型潜艇的腐蚀相关静电场模型,仿真分析了导流罩和导叶对电场防护与阴极保护效能的影响。结果表明:相较于传统推进方式,泵喷推进型潜艇在海水中电场峰峰值降低了约38%,且其仅需约50%的电流值便能达到更优的电场防护效果。此外,不论阴极保护过程中整艇涂层是否完好,泵喷推进装置处的电场峰值均有一定程度的降低,这表明泵喷推进装置具有更好的电场隐身性能;然而在对泵喷推进型潜艇外加电流阴极保护的过程中,只能在船身和大轴处达到较好的保护效果,其导流罩内部的叶轮和导叶难以达到保护电位,处于欠保护状态,局部腐蚀防护仍需加强。     

基于旋转点电荷模型的舰船腐蚀电场

为了找出轴频电场无法彻底消除及实际测量中静电场产生波动曲线问题的原因,基于旋转点电荷的建模方法对舰船腐蚀电场进行研究。利用汉克尔变换对点电荷在三层介质中产生的电场进行近似求解,得出一定转速下感应电场随时间、螺旋桨半径及水面距离变化的规律曲线图,并通过实验验证了理论结果的正确性。结果表明:螺旋桨旋转产生的感应电场是构成舰船腐蚀电场的一部分,一定转速下的感应电场频率与螺旋桨转动频率一致,并会随着螺旋桨半径及与水面距离的增加而减小。     

某型弹药电磁耦合的仿真分析

利用电磁仿真软件FEKO建立了某型弹药模型和所需的电磁场环境,对某型弹药的电磁耦合规律进行仿真分析。仿真结果表明：在弹体内,中部位置由于金属连接底的影响,电场强度发生突变。弹药壳体顶部的电场与外界基本一致。内部引信位置电场强度与原电场强度相比有所衰减,但是不如内部其他位置明显。弹体内部电场强度在120 MHz和560 MHz处衰减较小;在弹体外部,存在着沿z轴和x轴方向强弱交替的电场。     

浅海中非金属圆柱体的扰动电场

为研究主动电场作用下非金属圆柱体目标所产生的扰动电场分布,基于镜像法和区域网格化的思想,建立了浅海环境下非金属目标的二次电偶极子模型。利用该模型计算出目标周围不同位置处的扰动电场,并与边界元软件仿真结果进行对比,结果表明扰动电场水平分量误差小于3%。开展水池模型实验,实测结果与所提模型计算值基本一致,证明了所建立的二次电偶极子模型的准确性。     

运动船舶磁性船体产生的感应电场

为了研究运动船舶磁性船体产生的感应电场,以库伦定律和毕奥-沙伐定律等电磁场基本理论为基础,对磁偶极子运动产生的感应电场进行了建模,通过实验证明了分析方法的正确性,解决了以往模型适用范围窄、准确性差的问题;并以磁偶极子感应电场模型为基础,得到了磁性船体的感应电场模型,利用实船的磁场数据进行了实例计算,得出船舶附近感应电场可达1m V/m,达到了可探测水平。     

脉冲等离子体推力器工作过程一维磁流体动力学数值模拟

通过耦合脉冲等离子体推力器(PPT)工作过程中电场、磁场、流场之间的相互作用,描述了电容器放电、推进剂烧蚀、等离子体加速流动等过程,建立了基于磁流体动力学(MHD)的一维非定常数学模型,对PPT的工作过程进行数值模拟。对数值模拟结果作了相应分析,并将部分模拟结果与实验数据进行了比较。结果表明,模型正确反映了推力器放电过程、推进剂烧蚀质量与表面温度的变化趋势。