全附体多桨船模自航点数值求解方法研究

针对带附体的四桨双舵船模,采用结构化网格离散全附体模型表面,基于RANS方程求解了船桨舵耦合的复杂粘性流场,数值模拟了主船体阻力试验、螺旋桨敞水试验、全附体模型阻力试验和自航试验,建立了螺旋桨转速自动调节的模型自航点求解方法。该方法的计算结果与试验结果进行了比较分析,结果表明:全附体模型阻力误差小于3.8%,自航点转速误差小于4.3%。     

深 V 型船艉扰流板减阻模型试验及数值分析

为深入研究深 V 型船艉扰流板减阻机理,首先进行了深 V 型船艉扰流板系列减阻模型试验研究,获得了模型阻力减少4％左右的艉扰流板设计方案,该方案扰流板深度与艉板宽度之比为0．0094;其次,采用RANS 方程以及计及航态影响的数值计算方法,逐段分析了船体微段阻力变化规律。结果表明：扰流板减阻的主要原因在于其改善了船体航态,从而减少了压差阻力。     

水面舰船流噪声基本声场的数值研究

流诱发的噪声主要由流场中的非定常性引起,这种非定常性包括各种尺度的旋涡及湍流引发的脉动.由于流致发声的复杂性,经典声学中一些较为成熟的数值分析方法在解决一个具体的实际工程问题时常常显得不够,CFD技术的发展使得用数值方法处理流致发声问题成为可能.VOF方法和SSTk-ω两方程湍流模型被用于求解水面舰船三维非定常粘性流场,基于Lighthill声类比理论,对船体绕流场的噪声进行了数值计算,并对流噪声的近、远场特性进行了数值分析.研究表明:对近、远场而言,船艉的声辐射要大于船艏,而船舯即横向的声辐射又显著大于船艏艉即纵向的声辐射.     

粘性流中的近水面三维水翼水动力特性数值分析

采用有限体积法、RNGκ-ε湍流模式对二维及三维水翼近水面航行水动力进行了数值模拟,并与模型试验结果进行了比较分析.结果表明:当水翼浸深与弦长之比大于1时,数值计算方法与试验结果一致,且三维计算精度略高于二维.初步研究了NACA2410水翼在粘性流中近水面航行时升力、阻力特性随攻角、浸深、速度变化的规律,指出该型水翼以...     

DARPA2潜艇模型定常流动 黏性流场和水动力计算

为了进一步验证SA湍流模式模拟分离流动问题的能力,采用SA(C_υ=30)湍流模型,数值求解定常不可压缩的RANS方程,计算DARPA2潜艇模型定常流动黏性流场和水动力;速度-压力耦合采用SIMPLE方法处理,对流项采用二阶迎风格式,隐式迭代求解方程组。得到的数值计算结果与实验值符合较好。潜艇不同部分对水动力的贡献及受攻角的影响是不同的,升力系数随攻角的增加,艉附体的作用明显增强,而指挥台的作用不是很明显;指挥台和艉附体分别存在时,水动力系数随攻角变化的趋势与全附体时是一致的,曲线不存在奇异性变化。     

基于STAR-CCM+的全附体潜艇尾流场数值分析

为充分了解潜艇周围的粘性流场特征,基于STAR-CCM+仿真软件对SUBOFF全附体模型的尾流场进行了数值模拟。通过将数值模拟结果与试验结果进行比较,系统分析了棱柱层网格的划分与湍流模型的选取对计算结果的影响。结果表明:SSTk-ω模型较适合应用在潜艇模型尾流场计算中,并且棱柱层的总厚度不能小于15mm,第一层计算网格节点到表面的无因次距离y+应在25到170之间。在此基础上,应用滑移网格技术对潜艇尾流场进行数值模拟,通过加密网格和减小时间步长使得轴向伴流分数与整体定常计算值吻合较好。     

粘性对高超声速飞行器攻角特性影响研究

采用二维耦合隐式NS方程和标准κ-ε湍流模型对高超声速飞行器在进气道关闭、发动机通流以及发动机点火工作状态下的内外流场进行了数值仿真研究,离散采用二阶迎风格式,分析了在不同攻角(-10°～7°)条件下,粘性对处于三种不同的工作状态下高超声速飞行器升力特性、阻力特性以及俯仰力矩特性的影响.结果表明,粘性对处于发动机通流和发动机点火工作状态下的飞行器气动-推进性能影响显著,尤其是阻力特性,粘性阻力占总阻力的比重超过50%.     

基于STAR-CCM+的全附体潜艇水压场特性及附体影响性研究

潜艇航行引起的流场压强变化称为潜艇水压场,其特性常被应用于水雷,以实现目标探测,攻守兼备。考虑指挥台围壳、尾翼影响,以全附体艇体为研究对象,在验证性研究的基础上,基于粘流理论研究了潜艇水压场特性,揭示了附体对艇体表面、周围流场、水底流场的压强分布影响规律。结果表明：附体对艇体表面的压强分布影响显著,但影响范围局限于附体小区域,而对水底处的水压场影响仅在潜艇近底航行时才略显著,可见非近底航行工况下可忽略附体影响,实现潜艇水压场的快速预报;在研究近水面航行工况时,水面兴波对海底潜艇水压场的分布存在影响,具体影响潜艇水压场的峰值大小和位置等。     

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。     

弹性螺旋桨的轴向非定常力分析

为研究螺旋桨的水弹性流固耦合非定常振动特性,首先通过金属桨敞水性能验证了瞬态双向流固耦合方法的可靠性;然后,以玻璃纤维为参考材料,通过改变材料参数得到不同材料的弹性螺旋桨,并采用瞬态双向流固耦合方法对伴流场中不同弹性螺旋桨进行数值计算,得到了轴向非定常力和变形的时域值;最后,通过傅里叶变换得到不同材料-阶叶频处脉动幅值;结果表明:通过对杨氏模量和刚度阻尼的调整,可以降低螺旋桨流固耦合非定常力脉动幅值。     

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。     

高速方尾水面舰船兴波问题计算方法研究

将Dawson型兴波阻力计算方法推广用于高速方尾水面舰船兴波问题计算,在计算中同时计入了尾封板0静压力、尾倾与下沉等因素的影响.以两高速方尾水面舰船为例计算了兴波问题,将兴波阻力计算值与剩余阻力模型试验值进行了比较,求出了相应的相关系数.结果表明,本方法可较好地求解高速方尾水面舰船的兴波问题,兴波阻力相关系数可用于修正理论计算结果,以提高计算精度.     

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 .     

船舶尾部结构振动计算

船舶尾部结构的振动问题应同时从船体总振动和尾部结构的局部振动两方面来考虑。本文从这一基本认识出发,利用有限元法编制了船舶尾部结构振动计算程序,并以实船为对象进行了尾部结构振动的计算,取得了较好的效果。     

排水型方尾船加装尾板前后振动性能分析

采用大型通用有限元分析软件和流体边界元方法,对某排水型方尾船加装尾板前后的总体振动特性和尾部振动响应进行了分析计算和比较,得出了加装尾板对该型船总体振动特性和尾部振动响应影响很小的结论.     

潜艇指挥台位置对水动力的影响研究

对6条指挥台处于不同相对位置的潜艇若干水动力特性分别进行建模计算,经分析、比较,得到一种水动力性能优良、尾部流场较均匀的方案,为探讨指挥台的最佳水动力位置奠定了基础.     

火力分配环协同度的编队反导决策优化

舰艇编队协同反导决策是一个多阶段多目标的决策系统,依据模糊权距离和隶属度概念,考虑系统中各阶段的协同关系,提出基于火力分配环协同度的概念,将模糊优选理论与动态规划原理有机地结合起来,寻求基于舰艇编队协同反导的多阶段多目标优化的最优均衡策略,并应用于解决舰艇编队协同反导决策的优化中,得出了具有指导意义的结论。     

螺旋桨激励水下艇体振动的试验及数值研究

为考虑螺旋桨真实激励特性,在循环水槽中开展艇尾伴流场中螺旋桨诱导艇尾脉动压力及螺旋桨激励水下艇体振动响应的测量试验。试验结果表明:脉动压力幅值在叶频处最大,且随螺旋桨负载增加而增大,随与螺旋桨之间距离的增大而减小,四叶桨脉动压力在尾翼后的高伴流区幅值较大,五叶桨则在尾翼之间的低伴流区幅值较大；大部分测点的振动响应幅值随螺旋桨负载增加而增大,但也存在叶频处幅值较小和未随负载增加而增大的情况；五叶桨激励引起的侧向振动较四叶桨有所增强而轴向振动有所减弱；特定谱峰频率处振动响应幅值呈一阶弯曲振型,其频率范围与有限元计算结果较为一致。综合采用计算流体动力学、有限元和模态叠加法建立螺旋桨激励水下艇体振动响应的数值计算方法,通过计算与试验结果的对比发现,该方法的计算结果与试验结果吻合较好,相比于采用单位简谐激励的谐响应分析方法更加接近真实情况。     

基于场模拟的舰艇防火优化设计

从舰艇结构与人员防护的角度来探讨舰艇防火优化设计,提出了舰艇防火优化设计参数,并利用场模拟模型对着火舱室与火灾蔓延舱室进行定量的数值计算与分析,来确定不能满足舰艇防火优化设计参数的舱室;进而根据分析的结论对这类舱室采取主动或者被动的消防措施.通过这些优化措施使得优化后的舱室满足舰艇防火结构优化设计参数,最终达到舰艇防火的目的.     

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.