密度分层流中浅航艇兴波尾迹分析

为研究由密度差引起的分层流对浅航艇兴波尾迹特性的影响。基于RANS方程,采用Realizable k-ε湍流模型,结合用户自定义函数(UDF)方法建立了用于密度分层流中潜艇兴波尾迹特性分析的多相流CFD模型。采用此模型针对SUBOFF全附体潜艇在密度分层流中不同位置处以不同航速(低速、中速、高速)浅层航行时的水动力性能开展了模拟,分析了航速、航行位置、密度分层等参数对潜艇在各交界面处兴波尾迹以及水质点速度分布特性的影响。研究结果表明:潜艇航速越高,并且距交界面越近,在各交界面上的兴波将越剧烈,尾迹越明显,尤其在中速阶段,潜艇将激起较大的兴波;自由液面与内波面兴波波形区别较大,主要表现为自由液面处兴波前端为波峰而内波面处兴波前端为波谷;内交界面处兴波对各参数的敏感度较自由液面的要低。本数值模型具有较高精度,可为密度分层流中航行潜艇兴波尾迹特征分析提供一种有效的手段;模型给出了潜航艇在不同工况下的航行特征,可为密度分层流中潜艇规避策略的选取提供参考依据。     

深水密度层航行潜艇兴波阻力的影响分析

为探讨密度分层流体中潜艇航行时的受力特性,本文采用基于粘流理论,结合UDF方法建立的用于密度分层流中潜艇水动力特性分析的多相流CFD模型;研究了SUBOFF潜艇模型以不同航速在深水层即内波交界面以下不同位置处航行时的受力特性。研究表明:航速、位置对深水层航行潜艇的受力特性有较大的影响;兴波阻力对总阻力改变有主要贡献;相较于近水面航行,在深水层航行潜艇的兴波阻力系数曲线峰值点向高航速推移;潜艇位置变化影响潜艇表面整体压强分布,而航速变化仅影响潜艇表面拐点处压强。本文给出了密度分层流中以多种工况在深水层中航行潜艇的受力特性,可为密度分层流中潜艇多参数受力分析提供一种有效的分析手段。     

密度分层对近水面航行潜体兴波阻力影响分析

为研究密度分层流对潜体阻力及兴波的影响,本文基于RANS方程,采用Realizable k-ε湍流模型,结合欧拉多相流模型和自定义函数(UDF)方法建立了密度分层流中水下潜体航行特性分析的CFD模型。采用SUBOFF模型进行了网格及时间步长的收敛性验证,并将数值模拟结果与相关试验进行对比,验证了本数值方法的精确性;模拟了全附体潜体以不同航速航行于不同位置时的水动力特性,探讨了密度分层流中航速、潜深及潜体与内波交界面距离对潜体受力的影响。潜体的速度变化主要对潜体艏、艉及表面拐点处压力影响较大;而潜深的变化主要影响潜体主体部分的压力。本文给出了密度分层流中不同航行参数下潜体的受力特征,可为密度分层流中潜体水动力性能分析提供较好的参考。     

自由面对潜艇水动力影响的估算

自由面对潜艇水动力的影响包括入射波和潜艇兴波。在波高远小于波长情况下,将入射波问题和兴波问题分别考虑,然后线性叠加给出自由面对潜艇水动力影响。将随机海浪看作是若干个余弦平面进行波的叠加,其频率和波高由Ｂｒｅｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ谱来决定。在入射波问题中,忽略了辐射波和绕射波的影响,并仅考虑不随时间变化的稳态力,它是航速、航深、海浪频率和浪向的函数。在兴波问题中,根据细长体理论采用源汇分布法计算其水动力。     

水下高速航行器流噪声数值仿真与分析

运用计算流体力学方法仿真计算不同头型、不同航速航行器流噪声,得到流噪声分布及随航速变化规律。通过对比分析数值仿真结果发现,航行器流噪声随航速的增加而平稳增大。在相同条件下,平头航行器流噪声总声压级略高于圆头航行器。为了更好预测高航速条件下航行器流噪声,对空化区流噪声进行了初步探索。     

三峡水库香溪河库湾潮成内波数值模拟

针对三峡水库香溪河库湾水温分层所产生的水生态环境问题,建立了考虑水体表面风应力及热交换的水动力与水温相互耦合3维数学模型,根据实测定解条件,数值模拟证明了香溪河库湾水体具有季节性水温分层特征,水库调峰运行将使河口水体产生"潮汐式"往复运动,并在库湾引发潮成内波;数值模拟给出了潮成内波作用下库湾水温和流速垂向分布随时间的演化,成功捕捉到不同水深处水温波动以及水体上下层运动方向相反的交替流现象。研究成果表明内波对于水体水动力及水温分布具有显著影响,激发和利用内波,可望起到抑制水温层化、改善水体水生态环境的作用。     

水平搭载的剖面漂流浮标型线优化设计研究

随着海洋科学研究的发展,需要水平搭载符合深远海投放的剖面漂流浮标.本文基于柱形浮标外部型线,结合水下航行器常用型线模式,提出三种不同的改造方案.采用数值仿真的手段,分析原模型与三种不同改造方案的水动力学性能.首先,分析了速度场和压力场的分析,发现原标体的首部及尾部位置,压力分布及涡量值均较大,且尾迹流较长,消耗能量大,...     

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。     

适合极端深水的双层高阶Boussinesq水波方程

为精确描述深水强非线性波浪运动,本文推导了适用于极端水深、具有高精度色散和非线性特征的双层Boussinesq水波方程。首先把流体虚拟地划分为上下两层,对上下两层的速度势分别在静水面处和交界面处沿水深做泰勒展开,任一点速度可用此两处速度表达;其次在两层流体的中间水深位置上选择速度变量,进一步用两个计算水平速度矢量和两个垂向速度分量取代它们,依此速度表达流场内任一水深处的速度;最后结合自由表面的运动学方程和动力学方程、交界面上速度相等以及海底边界条件,推导了双层高阶Boussinesq水波方程。对该方程进行傅立叶分析,方程色散关系式为Padé(18,20),当分层位置为0.12倍静水深时,该方程具有非常优良的线性和非线性性能。在1%误差下,相速度适用水深可达kh=210,沿水深的速度剖面分布最大适用水深可达kh=114,二阶和差频最大适用水深可达kh=103。     

定常兴波简化格林函数的实用算法

船舶定常兴波理论是船舶水动力学的基础问题,线性自由表面条件下的点源兴波问题已有超过百年的研究历史。虽然有很多学者研究兴波格林函数的数值算法,但仍需精细算法来深化。本文主要研究定常兴波简化格林函数及其梯度的实用算法。对积分限、积分区间的划分以及源点深度与航速傅汝德数等参数的选择规律进行了总结,给出了定常运动的点源兴波的计算公式。     

Banach代数中的行列式理论

探讨了 Banach 代数中的行列式理论.给出了具有单位元的迹 Banach 代数具有行列式的充要条件.     

非织造布滤料性能及过滤过程的研究进展

对近年来非织造布滤料的研究进展做了简要综述,介绍了内部结构的研究及表征、过滤性能及其影响因素、过滤过程的计算机模拟,指出进一步发展所需要解决的问题。     

Towards Excellence in Science Chinese Academy of Sciences

<正>May 26,2014,BeijingScience is a human enterprise in the pursuit of knowledge.The scientific revolution that occurred in the 17th Century initiated the advances of modern science.The scientific knowledge system created by human beings,the tremendous productivity brought about by science,and the spirit,methodologies and norms formulated in scientific practice since the 17~(th)Century have long become essential elements of     

SCIENCE CHINA Technological Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

<正>~~     

单面约束系统的微分变分原理与运动方程

研究单面约束力学系统的微分变分原理和运动方程。方法利用Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理建立Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｇｅ原理．Ｊｏｕｒｄａｉｎ原理和Ｇａｕｓｓ原理,结果与结论得到系统的微分变分原理和带乘子的Ｅｕｌｅｒ－Ｌａｇｒａｎｇｅ形式,Ｎｉｅｌｓｅｎ形式和Ａｐｐｅｌｌ形式的运动方程。     

q-树的重构性

q 是一个正整数,所谓 q-树的图是递归定义的:最小的 q-树是完全图 K_q,一个 n+1阶的 q-树是通过在 n 阶 q-树上加上一个新点并连接这点与 n 阶 q-树中任意 q 个互相邻接的点而获得,其中 n≥q.1-树我们通常称为树.在本文中,证明了对任意正整数 q,q-树是可重构的.     

β-环糊精-毛细管区带电泳分离扑尔敏对映体

采用毛细管区带电泳模式,以β-环糊精为手性选择剂分离了药物扑尔敏的光学对映体.考察了在不同背景电解质 pH 值尤其是较低 pH 值下环糊精浓度对对映体表观淌度差的影响,并研究了有机改性剂尿素在分离中的作用.     

层状球形夹杂复合材料的弹性模量

利用层状球形夹杂在无限大基体中的局部化关系及平均应力场理论,给出了一种方法来分析含 n 种层状球形夹杂所构成复合材料的弹性模量.对于文献给出的空心玻璃球和高分子基构成的复合材料,该理论的预测与实验吻合很好.当表层稍失时,该理论退化为传统的 Mori-Tanaka平均应力场理论.     

高师物理专业人才培养与基础教育衔接问题的研究

分析了当前高师物理专业人才培养与基础教育人才需求存在的问题,结合调查情况,提出了高师物理专业在培养目标、课程设置、教学内容、教学方法及实践教学环节方面的改革措施。     

JOURNAL OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY TOTAL CONTENTS(Vol.23)

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