三维溃坝波绕方柱剧烈流动的数值模拟

该文采用自主开发的非定常黏性流动问题求解器naoe-FOAM-SJTU,对三维溃坝波和直立方柱相互作用问题进行数值模拟.求解器naoe-FOAM-SJTU是基于开源代码OpenFOAM的数据结构、工具箱和基本流场求解器,专门面向研究船舶与海洋工程水动力学问题而开发的数值计算程序,它可以模拟三维波与物体相互作用等复杂问题,能够较精确的模拟波浪破碎、翻卷等复杂自由面演化过程.计算结果给出了三维溃坝波的演化过程,包括溃坝波和直立方柱相互作用过程中的波面爬高、破碎及翻卷现象,给出了方柱附近的涡流场;并分析了流体黏性效应的影响,得到了直立方柱受溃坝波拍击作用的水动力时间演化过程图,计算结果与实验数据吻合较好.计算结果表明,采用naoe-FOAM-SJTU求解器可以有效地模拟有复杂波面演化的剧烈流动问题,较准确地预报波浪在结构物上的爬高和拍击力.     

URANS simulations of ship motion responses in long-crest irregular waves

In this paper, numerical prediction of ship motion responses in long-crest irregular waves by the URANS-VOF method is presented. A white noise spectrum is applied to generate the incoming waves to evaluate the motion responses. The procedure can replace a decade of simulations in regular wave with one single run to obtain a complete curve of linear motion response, considerably reducing computation time. A correction procedure is employed to adjust the wave generation signal based on the wave spectrum and achieves fairly better results in the wave tank. Three ship models with five wave conditions are introduced to validate the method. The computations in this paper are completed by using the solver naoe-FOAM-SJTU, a solver developed for ship and ocean engineering based on the open source code OpenFOAM. The computational motion responses by the irregular wave procedure are compared with the results by regular wave, experiments and strip theory. Transfer functions by irregular wave closely agree with the data obtained in the regular waves, showing negligible difference. The comparison between computational results and experiments also show good agreements. The results better predicted by CFD method than strip theories indicate that this method can compensate for the inaccuracy of the strip theories. The results confirm that the irregular wave procedure is a promising method for the accurate prediction of motion responses with less accuracy loss and higher efficiency compared with the regular wave procedure.     

基于MPS方法模拟带水平隔板的液舱晃荡

该文基于自主开发的无网格粒子方法求解器MLParticle-SJTU,研究了二维晃荡问题中对称水平隔板的隔板宽度、高度等参数对减晃作用的影响。首先,对矩形液舱内的晃荡问题进行了数值模拟,通过与实验结果进行比较,验证了MLParticle-SJTU的可靠性;其次,通过大量的数值计算,分析了对称水平隔板的宽度和高度对减晃效果的影响。数值结果表明:对称水平隔板具有较好的减晃作用;对称水平隔板宽度和高度越大,减晃效果越明显。     

南海浮式码头与系泊系统动力耦合分析

南海部分海域由于海底地形限制,运输船舶无法正常靠泊作业,可采用成本较低的浮式码头供运输船舶停泊使用。该文应用基于开源平台Open FOAM开发的船舶与海洋工程CFD求解器―naoe-FOAM-SJTU,对一座分布式系泊系统的浮式码头在入射波浪作用下的运动响应进行了数值模拟。文中系泊系统的求解采用基于集中质量法的动力分析方法,给出了码头运动和系泊系统所受动力的时历曲线,并且将结果同静力分析进行对比,验证了采用动力分析方法的可靠性和必要性。     

基于流固耦合的螺旋桨数值模拟和尺度效应分析

桨模和实桨由于尺寸和雷诺数的差异,会造成流场特性的变化,而且实桨的水弹性问题也不可忽略。该文首先对VP1304桨的敞水特性进行数值模拟,采用CFD耦合FEM的双向流固耦合(FSI)算法,计算结果与试验值和相关文献吻合良好,验证了算法的合理性。再以KP505桨为研究对象,分析弹性螺旋桨水动力特性、结构响应和激振力的尺度效应。分析结果表明：分析螺旋桨水弹性行为对其水动力特性的影响时应考虑尺度效应;不同缩尺比的镍铝青铜(NAB)桨桨叶的相对位移量存在一定差异,实桨的高应力区有所扩大;水弹性行为和尺度效应对螺旋桨诱导的脉动压力都存在一定程度的影响,且随着负载的增大,两者的影响更加显著。     

热轧工艺对X65管线钢的组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验等方法研究了X65管线钢的显微组织、力学性能及冲击韧性,对粗轧后的高温奥氏体晶粒进行了分析.结果表明,X65管线钢板组织比较细小、均匀,铁素体晶粒呈不规则的多边形或针状,约为6 μm;经5道次粗轧后的高温奥氏体晶粒呈多边形,晶粒度平均为8.5级;成品板的铁素体晶粒内部或晶界处有析出相粒子;由于晶粒组织细小且钢中有害元素、夹杂物的含量低,故板的强度和韧性高.     

一种中空二氧化硅微球掺杂改性的聚氨酯水性分散体乳液的研究

采用化学方法制备了一种中空二氧化硅微球掺杂改性的聚氨酯水性分散体乳液,并采用扫描电镜、投射电镜、热失重、紫外-可见光吸收和涂膜力学性能等测试手段对该中空二氧化硅微球掺杂聚氨酯分散体及其涂膜的微观结构、热、光和力学等性能进行研究.实验结果表明,该乳液具有良好的室温贮存稳定性能,中空二氧化硅微球与水性聚氨酯分散体具有良好的相容性和协同增强效应.中空二氧化硅微球的掺杂改性不仅能够提高聚氨酯涂膜的耐热性能,显著提高水性聚氨酯涂膜的硬度和耐水性,同时该掺杂聚氨酯涂膜还具有优异的抗紫外光能力.     

变形温度对高Ti微合金高强钢再结晶的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了不同变形温度对Ti微合金钢再结晶行为的影响.基于流动应力、应力硬化曲线、应力松弛曲线对Ti微合金钢动态再结晶和静态再结晶行为进行了分析.结果 表明,微合金元素Ti能够显著抑制动态再结晶的发生;在应变速率0.75 s-1和真应变0.75时,随着变形温度的升高,变形后静态再结晶...     

MPS方法数值模拟减摇水舱晃荡流动问题

船舶六自由度运动中,横摇对船舶的安全性影响十分严重。船舶在设计建造时,常采用减摇装置来降低横摇运动对船舶安全的危害。其中,减摇水舱因其结构简单、经济、便于养护,且在低航速和无航速情况下仍能发挥作用而得到广泛应用。为对减摇水舱的减摇特性进行深入研究,该文采用基于半隐式移动粒子MPS方法开发的MLParticle-SJTU求解器,对三维矩形被动式减摇水舱的晃荡进行了数值模拟。首先,进行了减摇水舱和舱内液体晃荡在外界激励下耦合运动的模拟,并将模拟结果与空舱横摇情况进行对比,证明了减摇水舱的减摇效果。然后,将减摇水舱横摇角的历时变化曲线与实验结果进行对比,验证了MPS方法的适用性与可靠性。最后,分析了减摇力矩与外界激励力矩之间的相位差,解释了减摇水舱的工作原理。