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。     

多载荷AUV进水过程的LES/VOF数值模拟

多载荷AUV在分离运动时,通过进水以增加其负浮力,从而实现分离要求,故进水过程的研究与分析具有重要的应用价值。采用LES与VOF相结合的方法对多载荷AUV后平衡舱空腔的进水过程进行了数值模拟,考察了进水孔直径、进水孔位置以及航行深度等因素对进水过程的影响。结果表明:进水孔直径越大,进水速率越大,但气泡脱离孔口所需的时间越长;由于尾部收缩段的存在,在内外压强作用下,进水孔水平间距越小,进水速率越大,且到达气液两相平衡状态时空腔内进水体积越大;航行深度越大,承受的静水压力越大使得空腔到达气液两相平衡状态的时间越短。     

基于FLUENT的轮式两栖车辆航行阻力数值模拟

针对轮式两栖车辆水上航行快速性问题,基于FLUENT平台并利用k-ε湍流模型和VOF两相流模型对两栖车辆绕流场进行了数值模拟,得到了轮式两栖车辆航行阻力的变化规律.通过与拖模试验结果对比分析,二者结果基本吻合,论证了数值模拟方法的正确性,符合排水型两栖车辆的阻力规律,为轮式两栖车辆的结构优化及减阻增速研究提供了参考依据.     

水下航行器艇体形状对阻力及流噪声综合影响

艇体形状同时影响水下航行器的快速性和隐身性两大重要性能.为了探究艇体形状对阻力以及流噪声的综合影响规律,本文应用Myring方程确定了不同头部形状、艉部形状,以及平行中体长度的艇型,基于CFD方法应用Realizable k-ε湍流模型对不同艇型的阻力进行计算,并应用大涡模拟湍流模型结合FW-H方程对不同艇型的流噪声进...     

深水密度层航行潜艇兴波尾迹分析

为研究不同航行参数对深水密度层航行潜艇兴波尾迹特性的影响,基于黏流理论,通过用户自定义函数方式给定各项流体层分布,建立用于密度分层流中水下潜体水动力特性模拟的多相流数值模型。对在深水密度层即内波交界面以下以不同航速、下潜深度航行的SUBOFF潜艇兴波尾迹特性进行数值仿真,并对波切线、水质点速度分布、兴波分布等结果进行分析讨论。研究结果表明:航速对深水密度层航行潜艇兴波尾迹的影响较大,在Fr为0.6附近的中速阶段,潜艇首、尾兴波尾迹最为明显;潜艇下潜深度主要影响自由液面及内交界面处的兴波波幅;与浅水密度层航行潜艇兴波尾迹相比,深水密度层航行潜艇产生的自由面尾迹特征相似,但内波面尾迹会明显不同;交界面上的水质点速度分布随各航行参数的变化与兴波尾迹的变化具有一致性。揭示潜艇在深水密度层这一特殊位置处航行时的兴波尾迹特征,可丰富不同位置处航行潜艇水动力特征分析的手段,并为潜艇的非声探测提供参考。     

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。     

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。     

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.     

水下航行体超空泡外形控制的数值研究

为研究非稳态条件下的航行体空泡形态随空化器阻力的变化规律,采用FLUENT6.2的动网格技术,对传统变阻力空化器的非定常空泡流进行了模拟,比较了不同中心锥角的变阻力空化器的阻力系数和空泡外形,其中阻力系数的计算结果与试验数据吻合较好;研究了传统控制方案下的空泡外形响应速度,结果显示空泡尺寸的变化要滞后于阻力系数;最后提...     

周边进水式污水沉淀池模拟方法探讨和试验研究

本文简述国内外关于沉淀模拟的基本理论,并探讨了周边进水式沉淀池处理城市污水的沉淀模拟方法。研究得出:城市污水中所含的凝聚性悬浮质点,在沉淀中的凝聚沉淀过程是以梯度凝聚为主,对于梯度凝聚沉淀过程的模拟,除按等速流原则违模和水质条件相似外,还必须使流入沉淀池的进水SS浓度和沉淀池尺寸的平方根成反比,即要实现公武C_o模/C_o原=(l_o原/l_o模)~(1/2)根据这一指导思想,进行了实验性质的模型对比试验和现场测定,通过对模型中水流流态的观察、对比测定模型与假想原型的水力特性参数和沉淀效率,验证了以上公式有足够的正确性和实用价值。     

不可控发电运行过程分析与系统优化

内置式永磁同步电动机(IPMSM)弱磁高速运行时,逆变器开关管的信号突然消失会导致电动机系统处在不可控发电运行状态。此时,逆变器的续流二极管组成不可控整流桥,电流由电机通过整流桥整流,然后流向直流侧电池。文章首先建立了系统的数学模型,然后通过对系统运行过程进行仿真分析,求得电池吸收能量值和整个过程反馈能量值。接着,为避免不可控发电对电池、电机、逆变器以及其它系统组成部分的损害和有效地对电池进行充电,对电路提出了改进措施。     

基于全球鹰无人机的机翼油箱输油方案研究

文章针对全球鹰高空长航时飞机设计了机翼油箱的三种输油方案,建立了燃油系统仿真模型.对三种输油方案模型进行了稳态和瞬态仿真,通过对三种机翼油箱输油方案的节点压力、输油流量及供油泵出口压力的比较,分析了不同输油方案的优缺点,该研究对高空长航时类飞机燃油系统的研究具有实用的参考价值.     

航天器中性浮力实验体外形设计与仿真

文章对中性浮力地面实验系统中实验体的外形进行了设计。首先利用Fluent软件求解计算出几种可供选择的实验体外形在各种工况下的水动力系数,同时通过力矩系数给出几种外形的静稳定性;然后在对水阻力系数和静稳定性进行分析和对比的基础上,选择了正方体作为实验体的外形;最后对正方体实验体进行动力学建模及仿真分析,结果表明此外形实验体的水阻力可以被克服。由此说明从阻力能够被克服和具有良好的静稳定性的角度考虑,此外形可以作为较好的实验体外形选择。研究结果可为相关方面的进一步研究和设计提供依据。     

高空无人侦察机生存力仿真研究

文章分析了高空无人侦察机的敏感性、易损性与生存力之间的关系.建立了高空无人侦察机生存力模型.通过仿真对高空无人侦察机生存力及主要影响因素--高空无人侦察机的航路捷径、飞行高度、飞行速度及雷达散射截面积RCS进行了研究.仿真结果表明,高空无人侦察机生存概率随航路捷径的增大、飞行高度的增高、飞行速度的提高及RCS的减缩呈阶梯状增加;而在相同生存概率的条件下,上述的生存力增强措施均能增加高空无人侦察机的突防距离.     

射流噪声抑制的数值方法——共轴射流的研究

由于喷气飞机中发动机产生的气动噪声是飞行时的主要噪音之一,因此射流噪声的研究具有重要的意义。文章结合CFD技术与气动噪声时域理论求解共轴喷管的射流噪声。首先采用雷诺平均N-S方程求解器对射流的三维流场进行了数值模拟。通过数值模拟,得到了共轴喷管马赫数为0.75的流场特性。然后结合lighthill声比拟理论研究了流场产生的气动噪声。结果发现,由于次级流对主流的影响,导致射流流场结构改变,剪切层内的大尺度涡减小,与常规单喷管射流噪声相比共轴射流有所改善,特别是在高频段喷流噪声有明显减小。     

飞翼类特殊布局无人机气动力设计研究

文章针对飞翼布局无人机的气动力设计特点,结合某特殊布局方案开展翼型/机翼气动力设计研究。根据文中提出的无尾飞翼布局无人机气动力设计原则,基于CFD方法完成了相应的气动力设计任务。风洞验证试验表明,气动力设计过程所采用的CFD方法是可靠的,文中所采取的设计思路合理有效。文中设计经验表明,合理的设计思路与可靠的CFD分析工具是成功实现气动力设计任务的有力保障。     

元件静态仿真模型的设计与实现

基于电路理论与面向对象程序设计方法，设计并实现了元件的静态仿真模型((Component Static Simulation Model，CSSM)，通过论述可知：对电路中的元件及节点的内外特性用计算机语言进行静态建模，该方法能完成对电路的定性与定量分析。CSSM方法是电路分析与仿真中的一种新的途径，在诸如潜在电路分析等基于电路分析与仿真的应用中具有实用价值。     

大小叶片斜流压气机级性能和流场的数值模拟研究

文章以某高压比斜流压气机级为研究对象,开展三维定常数值模拟研究,初步获取了压气机级性能和流场结构,并与试验结果进行了对比。结果表明,计算总体性能与试验存在一定的差距,计算的流量-压比曲线比试验值向右和向上移动,流量-效率曲线比试验值向右和略微向上移动。对于斜流叶轮,两个叶片通道出口靠近机匣区域均存在低速流团,通道1中低速流团主要由附面层低能流团在哥氏力作用下堆积而成,通道2中的低速流团主要由叶尖间隙泄漏形成。对于文中计算斜流压气机,通道1中的低速流团对诱发流动失稳起主要作用。     

空间观测任务调度子Agent的底层优化模型及算法

对于采用分层的主从Agent体系结构的航天器自主运行系统而言,各个子Agent可以单独设计,这样就大大减小了设计难度并提高了程序运行效率。对于每个子Agent而言,可以专注于底层模型和算法的设计。空间观测任务调度子Agent的任务是对空间观测任务进行调度,以使在有限的资源下,可观测任务最多,观测价值最大。针对这一子Agent,建立了优化模型来完成最优调度问题的建模。优化模型的目标函数为观测任务的优先级之和最大,优先级与观测任务的价值有关。约束条件包括观测机会约束、航天器资源约束等。采用基于遗传算法的启发式算法进行求解,建立了具有可扩展性的任务调度仿真演示系统,直观的演示了调度后的任务运行情况。     

求解RANS方程的高阶间断Galerkin方法研究

基于二维结构网格,对间断Galerkin方法(DGM)求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程进行了研究。根据混合有限元方法的思想,引入辅助变量,对粘性项中的高阶导数项进行降阶处理,再应用DGM对辅助变量方程和降阶后的RANS方程进行联立求解。对平板层流流动进行了数值模拟,结果表明,随着逼近多项式次数的增加,速度型和摩擦系数更加接近Blasius解。此外,还引入了Bald-win-Lomax湍流模型,对NACA0012翼型跨音速粘性流场进行了数值模拟,与实验结果进行了对比,进一步验证了算法的可靠性。