用面元法预报吊舱推进器水动力性能

面元法的各个环节有不同的数值处理方法,不同的方法计算结果有所不同,通过对各种方法的计算结果进行比较,得到适合螺旋桨计算的数值处理方法。用面元法对吊舱螺旋桨的水动力性能进行了计算,得到了吊舱推进器的敞水曲线和轴承力。     

基于面元法的三维机翼数值设计

利用一种数值迭代方法设计出具有给定目标压力分布形式和环量及厚度分布的三维机翼.取一初始机翼,应用考虑尾涡衰减及卷曲的面元法计算三维机翼的流体动力性能,对机翼几何形状进行小的扰动并计算由此引起的压力变化,形成雅可比行列式,求解出几何修正因子以改变机翼几何形状,多次迭代后得到具有目标压力分布形式的机翼.再由给定的环量及厚度分布修改目标压力,重新设计机翼,最后得到符合设计要求的三维机翼.重点讨论了数值设计中尾涡模型、目标压力分布形式、几何控制点对设计结果的影响,及如何加快计算收敛.算例分析表明,设计方法收敛快速、有效可行,计及尾涡衰减及卷曲能够得到更准确的设计结果,目标压力分布形式和几何控制点的选取决定了设计机翼的光顺性.     

鳍对拖式吊舱推进器水动力性能的影响

为考察鳍对拖式吊舱推进器水动力性能的影响,用基于速度势的面元法建立了吊舱推进器水动力性能计算的数学模型,对附鳍的吊舱式推进器的定常及非定常水动力性能进行了预报.螺旋桨和吊舱及鳍之间的相互影响通过迭代计算来处理.采用计算较为简便的关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双曲面形状的面元以消除面元间的缝隙.在桨叶随边满足压力Kutta条件,用Yanagizawa方法求得物体表面的速度分布.计算了无鳍、单鳍和双鳍拖式吊舱推进器的水动力性能,计算结果表明,鳍会产生推力,使得双鳍时整个推进器的水动力性能最好,单鳍次之,无鳍最低.     

基于B样条的螺旋桨升力面设计

为了改善螺旋桨的空泡性能,从效率和空泡性能2个方面的权衡来确定环量分布.在升力面理论设计中计及桨毂的影响.桨叶几何用较少的B样条控制角点来表示.将升力面理论计算的控制点处法向速度的平方和作为优化目标函数,并通过最小化目标函数得到桨叶几何.     

基于面元法的潜艇螺旋桨低频线谱噪声预报方法

首先,用CFD方法计算得到潜艇尾部非均匀伴流场,并用面元法对非均匀流场中的螺旋桨非定常压力分布进行了计算,将潜艇伴流场的计算结果以及螺旋桨非定常力的计算结果与实验结果进行了比较,结果吻合较好;然后,将计算得到的压力分布时域信号输入到噪声积分方程中,计算出螺旋桨诱导的噪声声压,所得到伪噪声声压级与Seol的噪声声压级吻合很好。结果证明:该方法可真实考虑螺旋桨形状,对噪声源和观测点的距离没有作任何近似,计算速度快,为潜艇螺旋桨的噪声性能快速评估及优化提供了技术支撑。     

二元翼型跨音速非定常压力计算

本文描述了用Ｅ—Ｏ型的ＡＤＩ隐式差分格式计算二维、无粘、定常与非定常低频小扰动跨音速流的方法。应用附加时间导数项的物面、尾涡面的边界条件及压力系数表达式和远场无反射边界条件,计算翼型绕其１／４弦长处轴作正弦俯仰振动时,翼面上的非定常压力分布。所得结果与文献［１］比较,具有较好的一致性。     

抑制潜艇螺旋桨旋转噪声的消涡整流新方法研究

潜艇螺旋桨工作在非均匀的潜艇尾流中,潜艇尾流的不均匀性直接与螺旋桨的旋转噪声相关。在分析潜艇主附体结合部马蹄涡对潜艇尾流不均匀性影响的基础上,设计了消涡整流片以削弱马蹄涡强度。结合数值计算方法计算了消涡整流片作用下的潜艇模型的流场和螺旋桨的旋转噪声。结果表明:消涡整流片可以较好地降低潜艇尾流的周向不均匀性、控制潜艇螺旋桨非定常力的变化幅度,并抑制螺旋桨的旋转噪声。在消涡整流片的作用下,螺旋桨所对应的1阶叶频声源级噪声值下降约4dB。     

三体船旋转水动力的势流计算与分析

以三体船操纵性能预报为目的,采用势流理论三维面元法对相对较难计算的三体船旋转水动力进行了计算。根据涡元法在船体表面和尾涡面布置均匀涡格,使涡格强度满足边界条件和尾缘库塔条件,进而求解船体表面附着流场分布,并依此计算出船舶所受水动力。通过算例验证了该算法的正确性和适用性,并得出了侧体布局对三体船操纵性旋转水动力影响极大的结论。     

基于面元法的扭曲舵片空泡数值预报研究

为了比较分析扭曲舵和普通舵的空泡性能,首先采用面元法得到螺旋桨尾流场,以此作为舵的来流输入条件;然后,通过基于速度势的面元法对舵上的片空泡进行计算,得到舵片泡的范围和厚度分布,并对两种舵在不同航速不同舵角的片空化形状进行了计算比较。结果表明:扭曲舵可以明显提高舰船舵的无空化航速,且在一定航速下可提高舵的无空化舵角范围;发生空化时,扭曲舵的空化范围比普通舵明显小。     

任意形状非均匀面目标毁伤效果计算方法

目前,用模拟法计算面目标毁伤效果时缺乏有效的目标离散化算法.首先基于网格法建立了描述任意形状非均匀面目标的数学模型.其次,以引入的一种几何算法为基础,提出了任意形状非均匀面目标毁伤效果的计算方法.算例给出的方法具有较高的计算效率.     

太阳风作用下航天器表面充电效应分析

针对太阳风等离子体中航天器的充电过程,基于欧洲航天局开发的航天器表面充电仿真软件,建立了航天器的数值计算模型,模拟了太阳风等离子体与航天器的相互作用,实现了不同表面材料时航天器表面电位以及尾迹结构的计算分析,给出了近日环境下航天器周围的空间电位结构以及等离子体密度分布情况。研究结果表明:表面材料的选择将影响空间势垒深度以及尾迹结构,表面充电至更低电位的表面材料具有较小尾迹区域;航天器向阳面电位分布主要由光电子以及二次电子主导,而背阳面的电位分布则主要受到尾迹效应的影响。以上结果对太阳风环境航天器探测和评估等相关工作以及工程研究具有一定的理论参考价值。     

盐度分层环境中水面舰船尾流电导率场的半经验分析

采用独立常数法对盐度分层环境中水面舰船尾流电导率场进行半经验分析 ,获得了舰船尾流横截面的扩展和衰减规律以及尾流横截面上的电导率信号的分布规律 ,可为鱼雷的电导率探头追踪水面舰船尾流的数学模型提供基础 .     

声尾流自导鱼雷导引策略仿真与优化

在分析尾流几何模型及其气泡分布密度的规律的基础上,首先建立了较贴近实际的尾流声学仿真模型。其次,按照尾流自导检测流程,基于反射系数推导了尾流层及海面气泡层的回声级模型,由此建立了鱼雷声学自导检测模型。随后,根据研究需要设计了基于鱼雷作战使用评估理论的声尾流自导鱼雷仿真系统,该系统能够真实模拟尾流自导系统工作过程及鱼雷水下运动过程。最后,以该仿真系统为依托,实现了声尾流自导鱼雷应对空穴或断层的修正导引策略的仿真优化。应用结果表明:该研究对于尾流自导鱼雷导引策略优化和尾流自导仿真方法研究具有实际应用价值。     

电偶极子源在时域有限差分网格中设置的一种新方法

提出了电偶极子源在时域有限差分(FDTD)网格中设置的一种新方法,它是以电偶极子源周围若干个FDTD网格组成的立方体来对其进行替代,并对立方体表面上的网格节点施加切向解析电场来模拟电偶极子源。文中把由此方法计算的电偶极子辐射场数值结果分别与电流密度添加形式的设置方法和解析法所得结果进行了对比,空间中各点的电磁场值都一致,验证了此设置方法的正确性。     

基于后向散射的光尾流探测系统

研制了基于后向散射的光尾流探测系统,使用该系统进行了实验室环境下的模拟尾流气泡探测实验和海洋环境下的舰船尾流探测试验.结果表明,该探测系统具有较好的舰船尾流探测能力,验证了基于后向蝌散射的光尾流探测方法的可行性.     

三种艉部附体方案的粘性阻力数值计算

水面船舶艉部附体不但影响船舶的阻力,而且对螺旋桨的伴流分数以及推力减额也会产生较大影响。近年来,越来越多的研究者都重视使用数值方法进行船舶附体优化设计。在分析某排水型水面船舶艉部附体特点以及优化目标后,设计出两套艉部附体优化方案。通过数值计算方法对这3种方案的船体带附体模型在不同雷诺数条件下进行三维粘性流场的数值模拟。分析比较了它们的粘性阻力和螺旋桨桨盘面处的伴流,最后得到双尾鳍附件的最优方案。     

慢刀伺服加工环曲面的刀具路径规划方法

如何规划刀具路径、进而获得高质量的数控加工代码,是应用慢刀伺服技术加工环曲面的关键技术之一。提出了基于等距面规划刀位点轨迹的刀具路径规划方法,推导了外凸环曲面的面形方程及其等距面方程,对比分析了两种导动曲线及两种数据点离散方法,优选了刀具路径规划方案,应用VB.net语言编写了慢刀伺服加工环曲面用数控代码生成软件,在Vericut平台上对数控代码进行了仿真验证,直观地展示了虚拟加工面相对理论曲面的残留区域,仿真结果验证了方法的可行性。结果表明:将外凸环曲面方程中的非一次常数项a变为a+r_d,即得到外凸环曲面的等距面方程;所提刀具路径规划方法适用于慢刀伺服加工外凸环曲面;该方法对应用慢刀伺服技术加工其他面型的光学镜面具有借鉴价值。     

基于雷达海面回波的水下潜艇非声探测

由于潜艇降噪技术的提高,使得传统的声纳设备对水下潜艇的探测变得越来越困难.根据水下潜艇在运动时形成的尾流、尾迹,引起海面雷达后向散射系数发生"异常"这一特征,提出了一种直接利用雷达海面回波信号来探测水下潜艇的方法,并利用计算机仿真实验对此探测方法的实验结果进行了分析评估,为研究潜艇的非声探测提供了有价值的参考.     

悬浮式深弹在水面舰艇规避 尾流自导鱼雷作战中的应用研究*

针对传统对抗方法难以有效对抗尾流自导鱼雷这一问题,籍由悬浮式深弹拦截原理、在分析尾流自导鱼雷可能航向范围的基础上,建立悬浮式深弹作战使用等模型,对悬浮式深弹在水面舰艇规避尾流自导鱼雷中的作战使用问题进行了探讨。仿真结果表明:使用悬浮式深弹能有效地拦截尾流自导鱼雷,从而提高水面舰艇的生存能力。研究成果为研制新型反鱼雷装备、改进现有装备的战术技术性能提供了有价值的参考。