拖式吊舱螺旋桨定常性能理论计算

本文提出拖式吊舱螺旋桨(螺旋桨位于吊舱首部)定常水动力性能的势流理论计算方法。螺旋桨采用升力面理论涡格法、吊舱采用面元法分析计算，二者的相互干扰通过叠代计算来处理。考虑吊舱的影响，修改了尾涡模型。应用本方法，计算了拖式吊舱螺旋桨的定常性能，并与空泡水筒试验结果进行了比较，计算与试验吻合良好。     

螺旋桨尾流场的数值计算方法

通过解析公式计算得到面源和面偶的诱导速度,在面偶附近区域,用涡环代替面偶,计算得到螺旋桨的速度场,根据尾涡面必须和当地流体流速相切的原则,修正原来尾涡面的形状,逐步迭代直至螺旋桨的尾涡形状收敛。将这种方法计算得到的螺旋桨水动力性能和试验结果进行了比较分析,证明该方法可以提高螺旋桨水动力性能在非设计工况下的预报精度。     

均匀流中横向振荡圆柱绕流场的数值分析

针对工程中关心的振荡圆柱绕流问题,采用同位网格系统中的SIMPLE算法求解N-S方程,以及动网格技术模拟圆柱的运动边界。对均匀来流中的横向振荡圆柱绕流场进行数值模拟,计算了振荡圆柱升力系数、阻力系数随时间的变化曲线,以及不同相位时的流线矢量图和涡量等值线分布图。为验证模型的可靠性,对静水中的振荡圆柱流场进行模拟。与实验及数值计算结果吻合较好。     

用大涡模拟方法数值模拟Spar平台涡激运动问题

该文采用基于开源代码计算流体力学工具包Open FOAM开发的船舶与海洋工程水动力学求解器naoeFOAM-SJTU,对一座Spar模型的硬舱部分进行了涡激运动的数值模拟。采用大涡模拟方法数值模拟了不同折合速度下Spar模型的涡激运动情况,并与Finnigan等[1,2]的模型试验结果作了对比和分析,证明了求解器naoe-FOAM-SJTU在模拟涡激运动方面的可靠性。     

水下航行体壁面脉动压力的大涡模拟研究

湍流壁面脉动压力是重要的水动力噪声源,开展相应的计算与试验研究十分必要。作者在大涡模拟的理论框架下,结合精细网格生成技术,对于水下航行体的壁面脉动压力进行了数值预报。首先,详细描述了所使用的大涡模拟方程与动态Smagorinsky亚格子模型,介绍了离散求解的数值方法。其次,利用大涡模拟计算了SUBOFF模型主体与附体上的表面压力分布,并利用试验结果进行了验证,分析了大涡模拟方法计算定常流动的可靠性。再次,计算了平板的湍流壁面脉动压力,并与CSSRC的消音风洞试验结果进行了对比,分析了大涡模拟方法计算非定常流动的可靠性。最后,对于水下航行体模型主体上三个位置与围壳上四个位置处的壁面脉动压力进行了大涡模拟,得到了脉动压力1/3OCT频谱,分析了频谱高频与低频特性以及衰减特性,并用试验结果进行了验证。研究表明,本文建立的水下航行体壁面脉动压力的数值预报方法是可靠的。     

船用螺旋桨理论计算中的数值计算方法

本文着重于介绍船用螺旋桨理论计算中常用的几种数值处理方法和尾涡的计算模型。并对这几种方法作分析比较。指出各自的优缺点。     

水轮机固定导叶和活动导叶后的卡门涡频率研究

本文使用非结构化网格对流动区域进行离散，这种方法保证了计算网格形态良好，从而提高了计算精度。在对影响卡门涡频率敏感的分离位置计算中，使用了差分方法进行紊流边界层计算，确定分离位置。通过卡门涡频率预估模型对岩滩水电站水轮机固定导叶和活动导叶后的卡门涡频率进行了计算，计算结果与实测结果一致。本文建立的水轮机固定导叶和活动导叶后卡门涡频率预估模型，可在设计阶段进行叶片绕流卡门涡频率的预估。     

轴流泵叶轮叶顶区空化流的数值模拟与实验研究

为分析大流量工况下轴流泵叶顶区空化流场特性,采用修正的空化模型和SST k-ω湍流模型以及结构化网格技术,对南水北调工程某一轴流泵模型叶顶区流场进行数值模拟,并分析其大流量工况下叶顶间隙内的轴向速度和湍动能分布特性,揭示了叶片不同弦长截面的空穴分布和压力场的关联性。采用高速摄影技术,对叶顶区不同空化数下的空化流场进行实验测量,并与数值计算结果进行对比分析。研究结果表明,叶轮叶顶区空化主要分布在叶顶间隙区、泄漏涡卷吸区和涡带区域。在大流量工况下叶顶区空泡分布起始于叶顶叶片弦长中间位置,随着叶顶翼型弦长系数的增加,由叶顶角涡引起的间隙空化从叶顶压力面拐角处发起,并覆盖叶顶间隙区;泄漏涡空化区随着泄漏涡的产生、增强和耗散,与之对应也具有空化初生、发展和溃灭的过程。在大流量空化严重工况下,流动分离诱导叶片压力面前缘约50%区域出现片状空化,叶片吸力面中后部也形成了片状附着空化,同时叶顶区刮起涡空泡、泄漏流空泡和叶顶泄漏涡空化涡带并存,严重堵塞了叶轮流道。     

水轮机固定导叶和活动导叶后的卡门涡频率研究

本文对水轮机固定导叶和活动导叶后卡门涡进行了系统的研究。研究中使用非结构化网格对流动区域进行离散,这种方法保证了计算网格形态良好,从而提高了计算精度。在对影响卡门涡频率敏感的分离位置计算中,使用了差分方法进行紊流边界层计算,确定分离位置。通过卡门涡频率预估模型对岩滩水电站水轮机固定导叶和活动导叶后的卡门涡频率进行了汁算,计算结果与实测结果一致。本文建立的水轮机固定导叶和活动导叶后卡门涡频率预估模型,可在设计阶段进行叶片绕流卡门涡频率的预估。     

模拟自由面影响的涡格方法

基于涡格法来计算自由面影响下的水下航行体或螺旋桨水动力性能。水下航行体、螺旋桨以及自由面均采用涡格来表达,航行体涡格布置在真实物面上,桨叶涡格布置在拱弧面上,自由面涡格布置在静水面上方合适的距离处。通过奇点系的诱导速度来模拟物体与自由面的相互作用,在物面(或螺旋桨拱弧面)上满足不可穿透条件及在静水面上满足线性自由面条件,建立关于涡强的线性方程组并联立求解。通过球体、水翼及螺旋桨等算例考察了该方法的收敛性和精度,并讨论了进速和沉深对螺旋桨水动力性能的影响。     

软土中大直径超长群桩位移的实用计算方法

从单桩m法入手,提出了软土中大直径超长群桩位移计算的方法。将单桩分析与承台以及群桩分析结合起来,考虑了底部转角、有效桩长的作用,以及大直径超长群桩受水平力转动所引起的弯曲和压缩的影响。利用Matlab软件,对所推得的公式进行编程,计算验证,讨论了不同桩距和不同桩径时的各种情况。将计算结果代回单桩公式中,可得桩身的位移和应力曲线,整个计算方法成为一个闭合循环的求解过程。以安徽省某长江大桥锚碇基础的群桩为例,选用实际数据进行分析计算,并与三维有限差分法的计算结果进行对比,发现该方法具有较高的实用价值。     

遗传算法在均质土坝渗流计算中的应用

 计算均质土坝渗流问题的常用方法有三段法和两段法,它们在求解过程中需要试算图解,计算 精度不高且人工计算量大。为此,把该渗流问题等价于一非线性优化问题,可用作者研制的加 速遗传算法(AGA)进行求解。实例的计算结果说明,AGA计算简便,求解精度高,通用性强,为三 段法在实际土坝工程设计中的广泛应用提供了新的有力工具。     

遗传算法在均质土坝渗流计算中的应用

计算均质土坝渗流问题的常用方法有三段法和两段法 ,它们在求解过程中需要试算图解 ,计算精度不高且人工计算量大。为此 ,把该渗流问题等价于一非线性优化问题 ,可用作者研制的加速遗传算法 (AGA)进行求解。实例的计算结果说明 ,AGA计算简便 ,求解精度高 ,通用性强 ,为三段法在实际土坝工程设计中的广泛应用提供了新的有力工具     

直线边墙窄缝挑坎的水力计算

应用辐射水流特性计算窄缝挑坎中线水面线,提出一级直线窄缝挑坎水力计算方法,可以比较简单地计算水面线和水舌挑距。水力模型试验验证结果表明,计算结果与试验值基本吻合;同样来流宽深比情况下,水面线与来流弗劳德数基本无关。     

双面直立式高路堤公路新结构计算机仿真研究

双面直立式高路堤公路是一种新型的公路结构形式,如何合理地确定其中的土压力和拉筋应力是确保结构安全的关键。由于影响土压力和拉筋应力的主要因素有填土材料性质、拉筋材料性质及地基受力性能,所以借助于Msc.Marc对其进行了计算机仿真研究。首先通过正交试验的手段研究了诸因素对计算结果影响的显著性,在此基础上对现场试验结构进行仿真研究,并将试验结果和计算结果进行比较。二者的结果彼此印证了可信度,为这一新结构的设计和施工提供了理论支持,同时也为该新型结构的设计和施工提供了一种新的经济有效的研究手段。     

混流式水轮机转轮强度的样条有限元求解

采用样条有限元的计算方法对混流式水轮机转轮的强度计算求解作了有益的尝试。计算中首先划分了转轮叶片计算网格， 然后用样条有限元按计算网格对叶片的应力和变形进行计算， 并与文献 ［３］ 的计算结果进行了分析比较。通过实例计算与比较表明， 采用的方法更简明， 计算效率、精度较高， 计算结果也更为合理， 可用于实际工程。这种方法为混流式水轮机转轮强度计算的求解探索了一条新途径。     

AN INTEGRATEDC METHOD FOR COMPUTING COMPUTING THE INTERNAL AND EXTERNAL VISCOUS FLOW FIELD AROUND THE DUCTED PROPULSOR BEHIND AN AXISYMMETRIC BODY

ＡＮＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤＣＭＥＴＨＯＤＦＯＲＣＯＭＰＵＴＩＮＧＣＯＭＰＵＴＩＮＧＴＨＥＩＮＴＥＲＮＡＬＡＮＤＥＸＴＥＲＮＡＬＶＩＳＣＯＵＳＦＬＯＷＦＩＥＬＤＡＲＯＵＮＤＴＨＥＤＵＣＴＥＤＰＲＯＰＵＬＳＯＲＢＥＨＩＮＤＡＮＡＸＩＳＹＭＭＥＴＲＩＣＢＯＤ...     

基于开挖卸荷劣化的边坡岩体质量评价体系研究

采用3类常规评价体系对卸荷岩体质量进行分析评价,并求解原态和卸荷态岩体力学参数,分析常规评价体系在评价卸荷岩体质量中存在的不足。有针对性地提出了适用于卸荷岩体的质量评价体系USMR法。该法不仅考虑了岩块条件、结构面条件和间距、地下水等RMR法包含的岩体基本性质,还考虑了坡面倾角与结构面倾角、坡面倾向与结构面倾向的关系,另外对开挖方法、卸荷损伤、边坡形态等使岩体质量劣化的因子进行了分析评价。基于USMR法所得的cm值小于常规方法,符合实际情况。所得结论对高边坡开挖工程中岩体稳定分析有一定指导意义。      

二维温差水流数值模拟

建立立面二维水动力学与水温耦合模型,用分步法求解流速和压力,采用大涡模型计算紊动应力和紊动扩散。对由温差引起的空腔流动进行了模拟,分析了流动特性与雷利数的关系。对水库冷水入流试验模型进行了模拟,并将计算结果与已有文献进行了比较,结果表明:无论是下潜流的厚度。还是纵向流速沿水深方向的变化都吻合得很好。     

一种基于滑动带的土坡稳定分析方法研究

实际土坡发生失稳破坏时通常沿滑动带(剪切带)进行,而目前进行土坡稳定分析的方法几乎均仅考虑滑动面,这与实际有一定差别。为更符合滑坡的实际特点,提出了一种基于滑动带的土坡稳定分析新方法。该方法以黏性土坡为研究对象,基于土坡稳定分析的极限平衡条分法,认为土体沿滑动带发生的失稳破坏是以最危险滑动面为基础,多个非最危险滑动面共同作用的结果,通过模拟滑动带并筛选满足特定要求的滑动面,对其安全系数进行加权处理,计算最终安全系数。通过几个算例对新方法进行了验证,研究表明:新方法的计算结果较基于滑动面的Morgenstern-Price法结果、基于滑动面的Bishop法结果及有限元法结果偏小,偏于保守,新方法有一定合理性,可为以后的研究提供参考。