基于筋腱失效分析TLP动态响应EI北大核心CSCD

对张力腿平台(tension leg platform,TLP)在不同系泊失效条件下的动态响应进行分析,采用全耦合数值工具ANSYS/AQWA建立非线性平台-筋腱模型,并提出一种模拟筋腱失效的方法。主要分析了筋腱失效时的瞬态响应,筋腱同时失效和渐进失效下的平台瞬态响应,以及筋腱失效后平台的性能变化。结果表明:首先,筋腱断裂失效会导致平台产生瞬时过冲;其次,筋腱同时失效下的瞬态响应比筋腱渐进失效的瞬态响应更显著;最后,筋腱失效后平台的性能会发生明显的变化。因此,需提前研究筋腱断裂对平台动态响应的影响,防止平台的安全性受到威胁。     

柔性拍动翼的水动力与推进效率研究

为研究柔性拍动翼的水动力性能及指导仿生推进器的设计,应用自主开发的浸入边界法CFD程序数值模拟了三维柔性翼的非定常绕流问题.在固定的笛卡尔网格上通过基于虚拟网格的边界条件重建算法来施加复杂移动变形边界对流动的影响,以能量的视角提出一种对刚性和柔性拍动翼都适用的推进效率数值计算方法,并系统地研究了各参数对三维柔性翼推进性能的影响.结果表明:当变形运动控制参数ε处于2.0~3.5,且弦向变形系数δ为0.1时,柔性拍动翼的推进效率将超过刚性翼;柔性翼性能随变形运动控制参数的变化取决于水动力产生表象之下的涡动力学,包括翼尾缘变形对漩涡脱落的控制和展向涡量输运机制;柔性拍动翼的平均推力随无因次频率k的增大而单调增加,与实验中依靠胸鳍推进的鱼通过增加胸鳍的拍动频率来增加推力的现象是一致的;存在一个使柔性翼的推进效率最高的最优k,即实验中依靠尾鳍推进的鱼存在一个最优斯特劳哈尔数,使效率最佳的特性在模拟中得以体现.     

特约文章：潮流能研究现状2015——水动力学

Tidal current energy is a type of renewable and sustainable marine energy. Despite the complexity in exploitation, considerable improvement has been achieved since the beginning of the current century. This paper discusses the hydrodynamics progress through the perspective of equipment design and industrial application of tidal current energy technology, including tidal resources estimation, kinetic energy conversion, converters, and tidal farm array arrangement and design, then summarizes representative hydrodynamics problems, their theoretical models and numerical methods. Technical characteristics of converters and supporting structures are also analyzed to highlight new problems and developing trends in the present stage, offering references for optimal design of tidal energy converters and power station projects.     

潮流能水平轴水轮机流场分析

用OpenFOAM开源软件对水平轴水轮机进行数值模拟，以推力T作为体积力附加源项均匀加载到制动盘模型（AD），进行求解计算。在尖端速度比（TSR）为5.5的条件下，对自由区、单台水轮机、水轮机阵列3种情况下的流场进行分析。结果显示：在来流上游时，三者流速曲线吻合，流速增长趋势一致。水流在AD前端时，AD会对其有阻力作用，导致流速大幅下降。在尾流处，在水轮机阵列上游中，并列两侧水轮机尾流与下游水轮机流场发生动能交换，使其尾流恢复速度大于单台水轮机尾流速度。然而，无论是单台水轮机还是水轮机阵列，它们轴线方向上的中部尾流恢复严重不足，这是由于尾流的干涉使得下游水轮机的来流速度不断减小，其可吸收转化的能量也减少，速度随之减小，尾流也无法恢复。