基于VOF模型的结构物出水过程数值模拟

基于通用计算流体力学软件Fluent的VOF(volume of fluid)模型,求解粘性Navier-Stokes方程、Realizableκ-ε湍流模型,并运用动网格技术控制结构物的运动,得到了钝头回转体在出水过程中的压力场、速度矢量场和涡量分布。分析了回转体所受的流体力、顶部压力系数以及所带水分的变化情况,通过与实验结果进行对比,表明了数值模拟的准确性,为钝头回转体出水过程的深入研究打下基础。     

低尖速比下双转子垂直轴风力机气动性能试验研究

虽然水平轴风力发电机的技术已经发展的非常成熟,是世界上的主流风机,但在适应风机大型化、深海化的趋势方面,垂直轴风力发电机因其结构特点表现出一定优势。近年来,对于垂直轴风力机的研究日益增多,将两台相同的垂直轴风力机间隔一定距离置于一起即得到双转子垂直轴风力机。文章利用风机模拟与实际风场较接近的非定常风,通过物理模型试验对比了单转子垂直轴风力机和具有不同双转子间距的双转子垂直轴风力机在不同风速下同一转子的扭矩、转速与轴功率,证实了双转子垂直轴风力机的增益效果,并探讨了风速及两转子间距对风机性能及增益效果的影响。试验结果表明,风速越大、两转子间距越小,双转子垂直轴风力机的增益效果越显著。     

水下爆炸冲击平台数值仿真设计研究

为研制水下爆炸冲击平台,初步设计平台隔振系统和两种船体结构,运用有限元分析软件ABAQUS,对安装隔振系统前后平台在爆炸载荷作用下的冲击响应进行计算分析,预估平台抗冲隔振效果。采用声固耦合方法,考虑空化效应和材料应变率的影响。仿真结果表明,在水下爆炸载荷作用下,采用加强的船体结构,平台船体底部的塑性变形显著减小,平台的垂向加速度峰值衰减率超过95%。经海上爆炸试验验证,数值仿真结果与试验值吻合良好,仿真设计方法合理。     

带舭龙骨船体的横摇自由衰减的数值研究

为了研究带舭龙骨的船体横摇自由衰减运动,本文建立了基于Open FOAM的粘性流场数学模型。模型采用六自由度运动方程与动网格技术计算船舶运动,应用阻尼消波技术消除远处的数值水池壁面产生的反射波,有效提高了数值预报的精度;通过对比模拟得到的衰减曲线和阻尼系数与试验所得的结果,分析了舭龙骨附近的涡量场,并探讨了舭龙骨减摇的机理。结果表明本文建立的数值模型可以准确地模拟船体横摇运动,成功预报了不同高度舭龙骨的减摇效果。     

考虑空化效应的舰艇水下爆炸仿真研究

为了分析空化效应对舰艇水下爆炸冲击响应的影响。对一维Bleich—Sandler模型进行了数值仿真计算,验证了计算方法的正确性,分析了空化闭合二次加载产生的速度截断现象,并应用于二维中截面舰艇模型水下爆炸数值仿真。结果表明空化在冲击波到达结构表面后就会发生,空化闭合会产生显著的二次冲击加载作用。这在舰艇水下爆炸仿真计算中必须加以考虑。     

海洋立管两自由度振动的涡激损伤分析

将随机振动理论中的虚拟激励法引入到海洋立管涡激振动计算中,建立了相应的数值方法,编制计算程序实现了海洋立管在流向与横向两个自由度上的随机振动响应分析。对横向振动进行了实验模型计算,通过与实验对比,检验了将虚拟激励法应用于立管涡激振动的可行性;并记录了此方法的计算时间,验证了此方法的快速性。应用P-M准则,对响应进行分析得到立管的年损伤率,实现了深海立管的疲劳损伤预报。文章的分析方法可为海洋立管涡激振动响应计算和工程设计提供一定的参考作用。     

汽车仪表盘冲击破坏的数值模拟研究

应用LS-DYNA的显式积分算法,对汽车副驾附气囊仪表盘的冲击破坏进行了仿真计算。计算中对附气囊仪表盘中FOAM材料分别采用了等效应力失效准则、最大主应力失效准则、有效应变失效准则和最大主应变失效准则四种不同的失效准则进行失效设置,将在这四种不同失效准则下的计算结果与试验结果进行了对比,分析了FOAM材料应用不同的的失效准则对计算结果产生的影响,确定了合适的失效准则,为以后的副驾附气囊仪表盘冲击破坏计算提供了有益的参考。     

应用Stephen-Levinson梁理论和梁的流固耦合方法进行船体总振动特性研究

依据S-L梁理论将包含各项二阶影响因素的剪切修正系数引入船体总振动的分析中;同时用二维源汇分布法代替Lewis法计算附连水质量、并与干模态进行动力耦合;推出了流固耦合的S-L梁振动方程。用该方程对一实船进行垂向振动计算,与实测值比较其结果较好。     

基于格子Boltzmann方法的圆柱两自由度涡激振动的研究

该文采用格子Boltzmann方法(LBM)对二维圆柱涡激振动问题进行了研究.圆柱动力响应求解采用Newmark 法,柱体附近使用多块(Multi-block)技术进行网格加密.综合分析了无量纲参数如折合阻尼SG、质量比M及频率比fn/fso等对圆柱两自由度涡激振动的影响,观察到了圆柱“8”字运动形态及其演化过程.研究结果表明:增大SG、M和fn/fso都能够抑制圆柱涡激振动响应,三者中质量比M对纵向位移的抑制效果更为明显;增大SG和M时位移2Ymax/D一直减小,而增大fn/fso,2Ymax/D会先增大再减小.     

壁面湍流质量注入减阻效应的数值研究

为解释边界层质量注入减少摩擦阻力机理,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程,基于最近发展的的Wilcox k-ω湍流模式,对二维壁湍流质量注入进行了数值研究。计算得到的局部摩擦阻力系数与试验结果比较,表明该模式在该情况下具有较高的精度。在其他参数保持不变的条件下,分有无质量注入2种情况,确认了质量注入会增加边界层厚度的膨胀效应,促进了边界层内湍流的发展程度,解释了减阻效应。通过速度剖面分布、湍动能及涡粘系数的分布比较,有助于加深人们对该流动现象的认识。