Study on the Form Factor Estimation Method of High-Speed Catamaran with Asymmetrical Hulls

The method used to estimate the form factor of low-speed vessel will cause a large error when estimating the form factor of high-speed catamaran because of the interference effects. A method based on computational fluid dynamics( CFD) method is proposed to estimate the form factor of high-speed catamaran with asymmetrical hulls. This paper focused on a 2000-toners catamaran with asymmetrical hulls to compare the difference between normal method and CFD method. The resistance of this catamaran is calculated by the CFD method,and it was compared to the model test data to verify the validity of this method. The form factors calculated by CFD method are very different from the results calculated by Prohaska method in high speed area.Thus,the method used to estimate the form factor of low-speed vessel is not applicative for high-speed catamaran. It is more accurate and efficient when using the CFD method to estimate the form factor of high-speed catamaran with asymmetrical hulls.     

高速穿浪双体船船型及性能研究

穿浪双体船（ＷＰＣ）是在小水线面双体船和高速以体船的基础上发展起来的一种新型高性能船，它保留发ＳＷＡＴＨ船型的低阻高速、甲板面积宽敞等特点，同时融合了Ｖ船型优良耐波性，作者对穿浪双体船的船型及阻力和耐波性等方面进行了研究。     

参数化艇身阻力特性的全局敏感度及设计空间

为有效降低飞艇艇身外形设计参数的维度、提高设计效率,并给予飞艇艇身初期设计一定的参考和指导.结合PAR-SEC(parametric section)参数化方法、计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法和基于方差的Sobol全局敏感度分析方法,形成了一套艇身外形参数关于阻力系...     

宽带变压器参数测试信号的高速采集

提出了利用锁相环技术结合复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现对变压器测试信号的高速采集、存储、传输的方法,很好地解决了对变压器高频特性信号的采集.该设计方法不仅能够在设计前期对系统进行软件仿真、验证,而且在产品成形以后能按照需求进行固件升级,无需修改硬件结构.设计采用高速采集、低速I/O读取方式,能同时满足高速和低速处理器工作,具有较强的兼容性.     

高速双体船的水动力特征研究

发展了基于二维半理论的预报排水型双体船在波浪上的水动力特征及运动性能的数值方法。在定解条件中，自由面条件是三维的，而控制方程和物面条件则是二维的，所以称为二维半理论。采用时域自由面Green函数将定解问题转化为物面上的积分方程，进而求解水动力系数和船舶运动方程。已经对NPL4b双体船型的运动性能作了理论预报，预报结果与试验结果相当接近。对NPL5b双体船型的计算再次表明二维半理论预报结果与试验结果在中流航速吻合很好。通过改变片体间距，考察了双体船的水动力系数及波浪力特征，表明考虑片体间水动力干扰现象对双体船运动预报是必要的。     

MRANS方案的反应堆压力容器CFD仿真

为提高反应堆压力容器（reactor pressure vessel,RPV）CFD(computational fluid dynamics)仿真的计算效率,将多湍流模型（multiple RANS model,MRANS）方案与RPV CFD仿真相结合,提出了一种新型的RPV CFD仿真方案,并通过优化传统棒束模拟MRANS方案的区域划分方法和数据传输方法使RPV MRANS CFD仿真方案的计算准确性得到保证。首先,对完整的压力容器模型进行CFD模拟,将整体计算结果与实验数据进行对比,验证所用CFD方法的有效性。其次,基于区域重叠的方案建立了下降段区域和下腔室区域的分段模型,并采用压力-流量双向数据传递方案,建立了多区CFD仿真计算方案。然后,分析不同的湍流模型在各区域的影响,选择合适的湍流模型。最后,以优化CFD仿真计算效率为目标,提出了两种MRANS方案。研究结果表明:基于区域重叠的双向数据传递方案相较于传统的单向数据传递方案,速度和压力计算结果与整体计算一致性更高;优化的MRANS方案相较于传统的单一湍流模型方案,计算效率提高了28.75%,从而验证了优化的MRANS具有高效率的特性。本研究成果为提高RPV CFD仿真效率提供了一种新思路和途径。     

钛合金深潜器耐压球壳极限强度的切线模量因子算法

耐压壳的承载能力是设计深海载人潜水器的重要技术之一.通过引入强度稳定综合理论的切线模量因子方法,在材料本构关系的基础上,拟合出反映结构平衡关系的切线模量因子曲线,并用一个解析化的四参数函数表示.将该解析表达式运用在大深度钛合金承压球壳极限承载力的计算上,并将得出的计算值与泰勒水池公式法、有限元法计算值进行比较.结果表明,切线模量因子方法简便而有效,能达到工程的使用要求,可以在球壳的初步设计和实验数据的整理分析时使用.     

高速流线型车辆稳态下速度风噪声源数值分析

利用流体数值模拟方法,分析了流线型高速车辆在稳态下的压力速度耦合分布,以及在空气动力学特征下的噪声源分布及强度.对计算结果进行分析,讨论了车体表面不同部位气动噪声源产生的原因,以主动式设计方法解决气动噪声问题,控制环境噪声污染.     

Conceptual rotational mode design for optical conical scanning imaging small satellites

This paper focuses upon the novel optical conical scanning imaging working mode design for small satellites. This kind of satellite employs only one inclined optical camera achieving wide-swath imaging via a rotational motion about the nadir axis either by the camera or by the satellite. Three working modes are designed, i.e., high-speed rotational mode, low-speed rotational mode,and variable-speed rotational mode. For the high-speed and low-speed working modes, the camera rotates at a constant speed and the corresponding angular velocity is derived under the consideration of guaranteed coverage and minimized overlap. To improve the system performance, an enhanced working mode taking advantages of both the high-speed rotational mode and lowspeed rotational mode is proposed. Working in this variable-speed rotational mode, the camera rotates slowly to get high-quality pictures when it works, while it rotates rapidly to reduce the energy consumption and save the storage during which period the camera is turned off to minimize the overlap. All these working modes are illustrated in detail, and numerical simulation tests are conducted to validate their effectiveness.     

三体船阻力的数值计算研究

采用商业CFD软件FLUENT模拟了三体船周围的粘性流场,并考虑流体粘性及自由表面影响,数值预报了一艘三体船试验船模的阻力.计算中进行了2种不同侧体布置情况下船体周围流场细节的详细模拟,得到了相应情况下的船体总阻力,确定了合理的侧体位置.在此基础上,改变了侧体与主体横向间距进行了3种布置方案的相应计算,并进行比较,选取了最佳的侧体间距.通过计算结果与实验值进行的对比,验证了计算的可靠性,计算达到了船型优化的目的.     

单元柯钦函数精确积分的多体船兴波阻力计算

为计算多体船兴波阻力,改进了Michell线性薄船兴波阻力数值计算方法.以改进的蝶形插值细分曲面方法表达船型,采用船体曲面法向量表示源强,结合三角单元上柯钦函数精确积分解析表达式求解多体船兴波阻力.对2条双体船和2条三体船兴波阻力进行了数值计算,通过计算结果与模型试验结果比较,验证了计算方法的有效性以及计算结果准确性.插值型细分曲面船型构造结合三角单元上柯钦函数精确积分的兴波阻力表达式有利于提高兴波阻力计算精度,且便于发展为船型减阻优化工程设计方法.     

双CAN控制器在整车显示系统中的实现

介绍了在整车显示系统中基于DSP控制器TMS320LF2407与CAN控制器SJA1000构成的双CAN控制器的实现.详细叙述了实现从不同速率CAN网络接收数据的双CAN控制器硬件和软件设计,并给出了DSP通过模拟时序对CAN控制器SJA1000的读写访问的方法.     

圆锥—圆柱齿轮减速器的多目标优化设计

以圆锥—圆柱齿轮减速器重量最轻、高速级同低速级传递的功率之差最小作为目标．建立了优化数学模型，并通过实例验证了数学模型和设计方法。     

大型卧式液压缸的挠曲与稳定性计算原理及软件研究

论述了船闸启闭机用水平细长油缸在间隙、自重和纵向压力作用下所造成的挠曲及其纵向受压的整体稳定性问题．根据其失稳原理导出了计算公式，并据此编制了适合工程实用的ＣＦＤ（ＣｒｉｔｉｃａｌＦｏｒｃｅＤｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）程序．经试算与分析表明，ＣＦＤ的计算结果与有限元计算及模型试验的结果相符     

船桨整体及螺旋桨诱导的船体表面脉动压力计算

为了形成一套满足工程使用要求的船桨整体计算规程,对现有各种螺旋桨CFD计算方法进行了综合研究.定常计算主要进行了多参考系方法(MRF)和混合面方法(MIX)的研究.非定常计算采用移动网格方法,主要是探讨了时间步长和内迭代次数以及网格对计算结果的影响.结果表明:与其他混合面方法相比,MRF是最容易收敛的,混合面方法中3个面都混合不易收敛;MRF的推力和扭矩计算精度最高,其次是前后2个面混合的方法;由于非定常计算本身而非真实的物理现象引起的高频振荡成分,通过细化网格和增加内迭代次数,可以得到解决.     

一种新型叶片涡轮分级机流场的数值模拟

建立了一种带后弯导板的新型叶片形状涡轮分级机内腔叶片之间气-固两相湍流的双流体理论模型,并利用通用的流体力学计算软件进行了数值模拟。结果表明:该涡轮分级机在正常工作状态时,内腔流场遵循强湍流流动规律;当采用带后弯导板的叶片形状时,混合气流通过两叶片间流场会产生一种正方向的涡流,它可以抵消使用直叶片时由于涡轮高速旋转而不能克服的附加反方向涡旋,从而使流场更加稳定,容易形成整流,提高涡轮分级机的分级效率和分级精度。     

基于CFD的空间场温度系统建模与控制

针对流体分布参数控制系统难以进行建模和控制的问题,提出一种基于计算流体动力学（CFD）的仿真与控制新方法.该方法利用CFD对被控对象进行数值模拟,为系统辨识和控制提供全场时空信息;将参数估计和控制算法嵌入CFD数值计算中,分别实现基于CFD的系统建模和闭环控制.以环境模拟实验室空间场温度控制为例,以Fluent作为CFD仿真平台,利用用户自定义函数（UDF）实现带遗忘因子的递推最小二乘算法和PI控制算法,进行该方法有效性验证.结果显示,该方法能够获得分布参数系统模型,可实现对系统的有效控制.     

船舶螺旋桨流固耦合稳态求解算法

为了研究复合材料变形特性对螺旋桨水动力性能的影响,运用计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺时均纳维斯托克斯(PANS)方程和3种湍流模型,计算了螺旋桨的敞水性能并将其和试验结果进行了对比,两者吻合较好,验证了流体计算的准确性.推导了变形后的螺旋桨纵倾、侧斜、叶切面螺距以及拱度等几何参数,并将CFD软件计算和有限元求解耦合起来,即首先利用流体计算软件计算桨叶压力载荷,再将流体载荷通过插值技术传递给有限元,计算出螺旋桨的变形,然后再将变形后的桨叶几何输入流体计算软件,反复迭代,直至结果收敛的过程,实现了螺旋桨稳态性能求解的流固耦合算法.该算法可以计算螺旋桨在不同转速和进速下的应力分布和变形,能够求解螺旋桨变形后的压力分布和水动力性能,适用于复合材料螺旋桨的设计.     

改进电压模型的异步电机矢量控制系统仿真

针对电压模型在低速区存在的缺陷,采用一种改进型电压模型,该模型由电压模型和电流模型有机地组合而成,扩展了电压模型的调速范围。设计了基于改进电压模型的矢量控制系统动态仿真模型,在低速区和高速区改变定子电阻进行动态仿真,并对仿真结果进行分析,仿真结果验证了该方法的正确性、合理性。     

搅拌容器内氧气非均相传质过程的数值模拟

着重考察了搅拌器类型以及搅拌转速对氧气动态传质过程的影响,通过采用计算流体力学 (computational fluid dynamics,CFD) 对氧气动态传质过程进行了数值模拟,同时结合实验,对模拟结果进行了验证.结果表明,（1）采用Fluent软件并结合用户自定义方程（user defined function,UDF）能够很好地模拟出实际搅拌器内流场分布,模拟结果与采用粒子成像技术（particle image velocity,PIV）的实验测量结果相符;（2）采用氧气传质模型能预测氧气在搅拌器内的动态传质过程,同时氧气浓度与溶解时间的对数关系式能较好描述试验搅拌器内氧气动态传质过程;（3）在相同搅拌速度下,圆盘涡轮式搅拌器产生的湍流动能分布范围要大于桨式搅拌器产生的湍流动能,而且湍流动能分布更均匀,湍流强度更大.因此采用圆盘涡轮式搅拌器有利于增强氧气传质过程的进行;（4）在搅拌器类型相同时,随着转速的增加,容器内溶解氧浓度随之增加;圆盘涡轮式搅拌器比桨式搅拌容器内溶解氧的浓度要高,圆盘涡轮式搅拌器更有助于氧气的传质.