两栖车辆阻力水气两相流三维数值模拟

为了得到两栖车辆水中航行的阻力,建立了两栖车辆水上行驶的物理模型,并采用混合网格对整个流场进行离散.利用流体体积函数(VOF)多相流模型、k-ε两方程湍流模型,对两栖车辆的粘性绕流场进行了数值模拟.通过对比试验可知:仿真能很好地模拟阻力值和水气两相流的情况.仿真结果中能反映出水流绕流的情况,为以后进行两栖车辆的流场分析提供了有效的工具.通过分析水流和阻力的情况,为研究两栖车辆的减阻提速提供了思路.     

基于流体体积的两栖车辆阻力并行数值计算

为了在概念设计阶段评价两栖车辆的水上性能，研究了采用流体体积函数（VOF）多相流模型对两栖车辆进行模拟计算的可行性，提出了使网格单元体积变化均匀的混合网格划分方法，比较了并行计算环境下的不同网格分割方法，给出了计算结果收敛的评价指标，并分别采用稳态静网格、瞬态静网格和瞬态动网格三种模型对轮式两栖车辆的阻力进行了计算.结果表明，模拟和试验的误差可控制在10％内，在当前技术条件下瞬态静网格模拟方法是比较可靠的两栖车辆阻力计算方法.     

基于FLUENT的实尺度两栖车辆航行阻力的数值模拟

为了评价两栖车辆的水上性能,采用目前广泛应用的计算流体力学软件FLUENT对某两栖车辆的航行阻力进行了数值模拟.基于流体力学的相关知识,结合k-ε模型,求解了Navier-Stokes方程,运用VOF法对自由液面进行了处理,并对计算对象进行了详细试验.通过大量的试算,选取了一个合适的湍流模式,并确定了湍流参数.将计算结果与模型试验结果进行比较,验证了计算方法的可靠性.     

轮式两栖车辆静稳性的分析方法

针对两栖轮式车辆静水稳性中的浮态问题,建立了两栖轮式车辆的浮态计算模型,利用VB语言程序对Solidworks建模软件进行二次开发,实现了两栖轮式车辆水上静浮时浮态的数值计算,得到其静稳性参数,对该车辆模型静水试验验证的结果表明,该计算方法能够提高两栖车辆浮态计算的准确性和快速性,可以为两栖车辆的整体结构设计及其他水上性能的计算提供依据.     

两栖武器水上射击运动位移规律仿真计算

针对两栖武器水上射击过程中后坐动作对车体水上姿态及命中概率的影响,建立了两栖轮式自行火炮静水中射击过程动力学模型.在Solidworks二次开发的基础上,获取了两栖武器水上性能参数.利用Matlab对水上射击运动方程进行解算,获得了3种工况条件下两栖武器水上位移特性数值结果.通过与模型冲击载荷试验结果对比分析,得到了两栖武器水上射击位移规律.     

非流线型航行体超空泡减阻的实验分析和数值模拟

针对某水下航行体模型,在水洞内进行了自然状态和通气产生超空泡状态下的阻力试验,并用FLUENT6.0进行了数值模拟,依据比较结果分析和处理了实验数据,得到了自然和通气状态下非流线型水下航行体的阻力变化规律.结果表明,自然状态下非流线型航行体的阻力比流线型的大3倍多,但通气形成超空泡后可以大大降低航行体的阻力,并使减阻效果超过流线型航行体,从而达到更高的航速.     

推进器与车体相互作用的理论及数值分析

分别以推进器中的流体和车体为对象建立了受力模型，指出了推进器对车体阻力的直接和间接影响.直接影响有3种情况:进水口使迎水面减少导致阻力增加、进水口使车底边界层由层流变湍流导致阻力增加，以及推进器中水的重量导致车体阻力增加；间接影响则导致车辆产生尾倾和首倾.基于局部平衡假设，推导了不同速度时两栖车辆边界起始网格的大小变化规律，在对喷水推进器作了适当简化后，建立了两栖车辆水上仿真计算的边界模型.分析结果表明，推进器可使车体在水上的阻力增加15％以上，适当增加车体的攻角有助于提高推进器的工作效率.     

基于微分雷诺应力湍流模型的车辆气动特性的数值模拟

针对Ahmed标准汽车模型,采用含有二阶矩的微分雷诺应力模型(DRSM)对车辆外流场进行了数值模拟,对照风洞试验,获得了气动阻力系数以及3个尾流横截面中速度矢量分布等结果。参考RNGk-ε模型,对比分析了DRSM数值模拟的气动阻力系数与试验值之间的误差及误差产生原因。结果表明,DRSM模型在车辆外流场模拟中有更高的计算精度,可正确地获得包括车辆尾流中的二次流等在内的复杂气动特性。     

冰区航行船舶碎冰阻力预报数值模拟方法

随着越来越多的国家认识到北极地区巨大的潜在价值,冰区船舶的性能研究和设计工作也愈发的为人们重视。为了研究冰区船舶在碎冰区域内的航行阻力,运用Ls-dyna软件的罚函数算法和流固耦合算法对冰区船舶在碎冰中航行过程进行了数值模拟,分别计算了60%、80%和90%碎冰密集度下4个速度点的船-冰作用力。在船模拖曳水池非冻结模型冰试验的基础上,对数值模拟结果进行分析评估。认为数值模拟结果在较低速度条件下在定性上与试验结果比较符合,数值模拟方法在冰区船阻力性能研究工作中有着重要的参考价值。     

超空泡航行体三相流动演化特性

为研究通气航行体的空泡三相流动演化特性,采用CFD仿真软件Fluent对超空泡航行体通气空泡替代自然空泡的复杂流动过程进行了三维数值模拟研究.本文基于RNG k-ε湍流模型和VOF多相流模型,建立通气超空泡航行体三相流动的数值计算模型,并进行收敛性验证,并通过相关实验与模拟结果进行对比验证本数值方法的有效性;数值模拟了...     

载人潜器阻力和有效功率的数值计算与试验

在载人潜器的初步设计阶段,为了预报其阻力性能及有效功率以配置合适的动力装置,对载人潜器的主要附体进行简化,并忽略支架、观察窗和小型推进器等附体,得到与载人潜器构型相近的计算模型.该文采用RNG κ-ε湍流模型,用有限体积法对载人潜器计算模型周围绕流场进行了数值模拟,计算了潜器纵向航行时的阻力性能和有效功率.设计潜器拖带装置,在船模拖曳水池中完成了潜器模型的阻力试验,经过分析和处理,得到与该类构型相近潜器的一种阻力及有效功率的试验预报方法.将数值计算结果与试验数据进行对比分析,得出形状简化因子,并应用于载人潜器的阻力及有效功率预报的数值计算中.结果表明引入形状简化因子后,随着航速增加载人潜器阻力及有效功率的数值计算结果与试验换算值的变化趋势相一致.     

航行体水下点火三维流场数值模拟

采用三维网格和VOF(Volume of Fluids)多相流模型,对非轴对称、X型舵的航行体水下点火这一非稳态过程进行了三维流场数值模拟,捕捉了燃气泡的形成、发展及断裂过程,得到了航行体水下点火初期的流场变化和阻力变化,并进行了相关因素探讨和结果对比分析。研究表明,燃气泡的发展变化过程对航行体流场和阻力产生影响。该研究可为航行体水下点火设计及试验提供参考。     

潜艇流水孔排水与进水过程数值仿真研究

以潜艇流水孔为研究对象,基于大涡模拟(LES)对潜艇流水孔三维模型进行数值模拟,比较排水和进水过程中潜艇航行阻力以及流噪声水平的差异。结果表明,潜艇排水过程呈现负阻力,对航行起助推作用。而进水过程阻力表现为正阻力,对航行起阻碍作用。排水过程较进水过程拥有更高的噪声级,流水孔位置处流噪声差异主要体现在低频段,高频段两者差异较小。可为潜艇流水孔的设计提供参考。     

超空泡航行体转弯运动多相流场特性

为研究超空泡航行体转弯运动过程中多相流特性的变化规律,基于有限体积法和VOF多相流模型求解RANS方程,并结合动网格技术,对超空泡航行体转弯运动过程进行了非定常数值模拟研究.通过将数值模拟结果与基于Logvinovich独立膨胀原理的计算结果进行对比,验证了数值模拟方法的有效性.利用数值模拟方法分析了航行体模型的转动中心对航行体转弯运动过程中空泡形态演化过程的影响,并且研究了转弯运动的轨迹半径对航行体流体动力的影响.结果表明:采用动态网格的数值模拟方法可以更好地对超空泡航行体转弯运动的空泡形态进行仿真,航行体的转动中心对航行体的转弯半径内侧还是外侧表面先出现沾湿区域有重要影响;航行体的流域环境在重力和惯性力的共同作用下使得超空泡尾部形态呈倾斜的双涡管分布;转弯运动过程中,航行体表面刚出现沾湿区域的时候,航行体流体动力会出现一个小幅度波动,随着沾湿区面积的增加,流体动力逐渐趋于平稳,转弯运动的轨迹半径对航行体流体动力有重要影响,转弯半径越小,影响越大.     

中高速深V型船阻力预报方法及尾板减阻机理

为了提高深V船阻力性能及预报精度,针对中高速深V型船航行姿态变化显著的特点,采用RANS方程计算船体航行时流场压力分布,通过静力平衡迭代求解船体航行时实际升沉及纵倾,进而计算阻力;模型阻力数值计算和试验结果的对比表明该方法阻力预报误差在2％～4％.深V型船尾板减阻原因来源于3个方面:航行纵倾角的减小、船体压差阻力的减小...     

基于希尔伯特变换的两栖车辆非线性横摇运动模型辨识研究

为了识别两栖车辆非线性横摇运动方程,首先采用希尔伯特变换法把自由横摇衰减信号变换成解析信号,该解析信号包含了自由横摇运动的瞬时幅值信息和瞬时频率信息,并给出了两栖车辆非线性横摇运动方程阻尼函数和恢复函数与瞬时幅值和频率的关系式,最后由最小二乘法拟合拟合即可获得两栖车辆非线性横摇运动方程的非线性阻尼项和恢复项系数.应用所提出的方法针对数值仿真实例和某两栖车辆1∶4模型自由横摇衰减实验数据,成功地估计出了非线性参数,估计值与真值及实验值吻合很好.估计结果表明所提出的方法可以用于估计两栖车辆非线性横摇运动方程,而且精度满足工程需求.     

潜射航行体肩部通气流体动力特性数值研究

为研究潜射航行体肩部通气空泡流对其表面流体动力特性的影响,基于均质多相流理论、标准RNG k-ε模型、Singhal空化模型以及重叠网格技术,建立三维潜射航行体肩部通气模型,开展通气非定常空泡流演变过程数值模拟研究,对比了不同通气量下空泡流形态演化、表面压力分布以及阻力特性.结果表明:当通气量增加到一定值后,通气空泡流...     

基于近场动力学的破冰阻力预报方法研究

为了探究破冰航行过程中海冰破坏规律及船舶的破冰阻力,本文基于船-冰接触判别算法和近场动力学方法建立破冰阻力预报模型.并同模型试验结果进行对比,结果表明:预报模型能够有效地模拟船-冰相互作用下的海冰破碎过程,并实现3 kn航速下破冰阻力预报结果误差为10.08％.在此基础下,开展不同航速下破冰阻力预报工作,发现随着航速的...     

冰区航行船舶阻力预报方法

为了更好地对冰区航行船舶阻力进行预报,了解不同预报方法的特点,对数十年来国内外冰区船阻力性能领域的研究成果进行综述。将研究工作按照经验公式方法、数值模拟方法和模型试验方法 3个类别进行整理,对每一种研究方法进行论述,分析不同研究方法在阻力性能研究工作中的应用,比较了3种主要方法的特点,以船模试验为基础的经验公式方法具有重要作用,对未来的阻力性能研究发展提出了展望,非冻结模型冰试验和数值模拟方法将成为重要的研究方向。     

回转体滑水航行流体动力特性研究

基于STAR-CCM+数值仿真软件,选用SST k-w湍流模型,采用VOF波构建运动体在静水面滑水数值计算模型.通过国外经典文献对构建模型进行校核,数值模拟结果与实验结果吻合性较好,流体动力数值误差均小于5％,在工程误差范围内,模型可用于回转体滑水航行工况的数值模拟计算.对回转体在不同速度、不同淹没深度滑水工况进行数值...