螺旋桨空泡的数值分析

螺旋桨空泡会降低螺旋桨性能,产生空化剥蚀和噪声,从而导致船体振动.文章采用基于速度势的低阶面元法对螺旋桨水动力性能和空泡的范围及厚度进行求解,分别用Morino提出的Kutta和等压Kutta条件对压力分布进行计算,讨论了两种Kutta条件对压力分布的影响.计算了空泡产生后的压力分布,验证了在空泡表面上的压力等于水的汽化压力.对空泡起始点对空泡形状的影响进行了研究,结果表明,空泡起始点对空泡范围有很大影响,空泡起始点离导边越远,空泡范围越小.     

螺旋桨诱导的船尾脉动压力的数值模拟

利用奇点分布的方法计算船尾脉动压力．在用面元法计算螺旋非定常水动力性能的基础上,在船舶尾部分面元并分布奇点,通过迭代求解船尾和螺旋桨的相互影响,在此计算过程中,采用较为简捷的关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双面曲形状的面元以消除面元间的间隙,Newton-laphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件,使桨叶上下表面的压力在随边有良好的一致性,在计算面元的影响系数时,应用了Morino导出的解析计算公式,加快了数值计算的速度．从面元法的基本积分方程得到的偶极强度和源汇强度,直接求得流场中的速度分布,并以此计算船尾和螺旋桨的相互影响,得到稳定的流场以后,通过伯努里方程计算船尾压力分布,并通过傅里叶变换得到各个阶脉动压力,最后将计算结果和试验结果作了比较分析。     

计入尾涡衰减影响的船舶螺旋桨扰动场数值分析

依据库塔条件反映物理真实的基本精神,考虑尾涡强度沿流线衰减,修正了Morino数值库塔条件,建立了考虑泄出自由涡衰减影响的螺旋桨面元计算模型.主要通过数值计算结果说明涡的衰减方式基本满足指数衰减规律.将这种数值库塔条件应用到螺旋桨扰动场的数值分析中,讨论了相关参数的确定原则和具体方法,该计算模型可以较准确地预测船舶螺旋桨扰动场,为理论研究船舶螺旋桨的激振力和噪音、桨舵干扰提供了一个新途径.数值分析结果证明,考虑涡强衰减的螺旋桨面元计算模型是可行的.     

一种新型的螺旋桨滑流激励盘模型的研究方法

根据完整桨叶模型数值计算结果结合动量理论发展出一种新的激励盘模型完成对螺旋桨滑流的数值模拟。使用完整桨叶模型模拟螺旋桨滑流真实流场,计算出螺旋桨滑流流场的各个流动参数。由完整桨叶模型计算结果得出桨盘前后不同位置压差,拟合出满足条件的桨盘压差曲线。将所得压差曲线用于激励盘模型中,完成激励盘模型对螺旋桨滑流流场流动特征的数值模拟方法的研究。计算结果表明,文中所建立的激励盘模型能够模拟出螺旋桨滑流的主要流场特征。     

非空泡螺旋桨低频线谱噪声时域预报方法

针对非空泡螺旋桨的低频线谱噪声特点和数值处理方法,用基于速度势的面元法和噪声时域预报方法进行了研究.用面元法对非均匀流场中的螺旋桨非定常压力分布进行计算,将计算得到的压力时域信号输入到噪声积分方程中,可以得到螺旋桨诱导的噪声声压,该方法直接将噪声源分布在真实的螺旋桨表面而非螺旋桨的拱弧面,对噪声源和观测点的距离没有作任何近似,并可以考虑桨毂对噪声声压的影响.通过对计算结果的比较和分析,说明在非空泡条件下,桨叶厚度、桨毂负荷和桨毂厚度引起的噪声声压非常小,对螺旋桨低频线谱噪声总声级的贡献可以忽略不计,高阶叶频声压级比一阶声压级明显要低,一阶叶频声压级在桨轴方向上最大,在桨盘面方向最小.     

螺旋桨性能计算的B样条网格面元法研究

螺旋桨水动力性能的准确预报对避免不良设计所带来振动和噪声,改善螺旋桨性能有着重要的意义.应用低阶速度势面元法建立了预报船舶螺旋桨水动力性能的数值方法,重点对桨叶随边和尾涡面进行研究.鉴于传统网格划分方法的不足,根据螺旋桨表面流场特性,采用B样条网格划分方法对桨叶表面单元进行剖分.文中对原有的等压库塔条件形式进行了改进,在考虑横流影响的前提下,满足随边荷载为零的条件.对计算结果与试验结果进行比较分析,表明将基于B样条的网格划分方法应用于已有的面元法程序中,能够很好地改善计算结果的精度.     

船后桨的布局对螺旋桨水动力性能的影响

为了研究大型水面船舶船桨干扰作用对螺旋桨的水动力性能的影响,探讨船后螺旋桨的布置设计原则,以某大型四桨水面船舶为研究对象,基于RANS( Reynolds-averaged Navier-Stokes)方法,建立了船桨整体计算模型,重点研究了螺旋桨的相对纵向和横向布置位置的变化对螺旋桨水动力性能的影响.数值计算结果表明:对于四桨船舶,船后螺旋桨的水动力性能对螺旋桨的纵向位置移动不是很敏感,而对螺旋桨横向位置移动则比较敏感,应当尽量避免使同侧两螺旋桨的盘面中心横向距离小于1倍螺旋桨直径.     

用面元法预报船舶螺旋桨的水动力性能

利用基于速度势煌低介面元法预报船舶螺旋浆的不动力性能,文中采用了计算较为简捷的关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双曲面形状的面元以消除面元间的缝隙,Newton-Raphson[迭代过程被用来在浆叶随边满足压力Kutta条件,使浆叶上下表面的压力良好的一致性,在计算面元的影响系数时,应用了Morino导出的解析计算公式,加快了数值计算的速度,为避免数值导中的奇异性,用Yanagizawa方法求得物体表面上的速度分布,最后用本文方法预报了普通浆和大侧斜浆并与实验数据及其它计算结果进行了比较分析。     

螺旋桨尾涡面卷曲的数值模拟

采用涡环升力面方法分析螺旋桨水动力性能.螺旋桨尾涡面由双曲四边形面元进行离散,每个面元上布置线性偶极子分布,尾涡面卷曲形状由运动学边界条件来确定.在诱导速度计算中引入了非奇异光滑参数.尾涡面的数值模拟结果是合理的,方法是稳定的.与经验尾涡模型相比,螺旋桨敞水性能的预报精度有所提高,计算结果与试验结果吻合较好.     

螺旋桨尾流场的数值分析

为了研究螺旋桨尾流场的分布规律,用数值方法计算了螺旋桨的扰动速度.在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上建立不可压缩流体的控制方程.在数值计算过程中,采用了湍流模型和SIMPLEC算法,分析了螺旋桨的推力、扭矩以及表面压力分布情况.对螺旋桨的尾流场进行了数值计算,给出了在不同进速时螺旋桨诱导的径向、周向以及轴向诱导速度.分析了螺旋桨诱导速度的分布规律及其和进速系数之间的关系.从计算结果可以看出,进速系数越大,螺旋桨自身形状对其诱导流场的影响越大;进速系数越小,螺旋桨转速对其诱导速度影响越大.     

微型涡流发生器控制增升装置流动分离研究

针对大型飞机增升装置大偏度状态出现的流动分离问题,采用数值模拟方法,研究使用微型涡流发生器控制其附面层分离的作用机理及流动控制效果.结合风洞实验结果,验证了数值方法的可靠性,并以某型号运输机二维增升构型为对象,系统分析了微型涡流发生器尺寸、安装角、安装位置、排列方式等参数对其流动控制效能的影响规律,获得了设计原则,给出...     

大迎角脱体涡流场的螺旋性密度

采用拟压缩性方法数值求解不可压缩的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程。提出一种当地时间步长，加快Ｂｅａｍ－Ｗａｒｍｉｎｇ近似因式分解方法的收敛速度。通过在正切拱型旋成柱体的头部施加微小的射流扰动，使得大迎角流场的计算得到与实验结果相符的非对称脱体涡。在流场中引入螺旋性密度的概念，图形描述脱体涡流场中的涡分布。     

超混沌Lorenz系统的线性与非线性耦合同步

通过理论分析与数值仿真,分别实现了一类超混沌系统的线性与非线性反馈控制耦合同步．利用超混沌系统的最大Lyapunov指数确定反馈控制系数需满足的取值范围,实现线性耦合同步．对于非线性耦合同步,则是基于对Lyapunov方法的理论讨论,给出超混沌系统在全局范围内实现同步的充分条件．     

涡流式竖井溢洪道研究述评

近几年国内许多单位开展了溢洪道内消能工的研究，内容包括孔板消能工、空腔消能工、阶梯消能工、同轴反向内消能工、单向涡旋内消能工等．对涡流式竖井消能工的研究也比较集中，其所具有的良好的水力特性和消能效果受到工程界的重视．传统的泄流方式在高水头、大流量、高流速运行条件下，会受到空化空蚀及流动失稳等问题的困扰，修建涡流式竖井泄洪洞是解决上述难点的有效方法之一．由于它的综合消能率在５０％以上，能有效地降低洞内流速，因而选用涡流式竖井溢洪道不失为将导流洞改建成泄洪洞或单独修建泄洪洞的较佳选择．     

侧风影响下航空器尾涡LES数值模拟

为保障航空器运行安全、提高飞行效率,用ICEM CFD 和Fluent软件采用大涡模拟（LES）方法对不同侧风下航空器进场尾涡进行数值模拟,研究进近阶段侧风对尾涡的影响。本文阐述了大涡模拟的原理,构建了空客A330-200机翼的构型和高网格质量的计算域,并模拟仿真飞机在无侧风条件下和侧风分别为3、5 、7 m/s的尾涡,量化分析侧风对尾涡演化规律和扩散趋势的影响。结果表明,侧风越大,尾涡的耗散速度越快 ,并且侧风对下风涡的影响大于上风涡。     

弹性圆柱杆在漩涡激励下的流-固耦合振动响应计算

在Blevins的工作基础上改进了单根圆柱杆在均匀流场中亚临界雷诺数区内涡激振动响应的半经验性计算方法,着重考虑了振动对流体力之间的耦合影响,运用此方法既可计算非锁定区的横向振动响应,当计入了锁定条件后又可计算共振区的峰值响应.     

自旋轨道耦合的二维电子气中自旋输运的研究

利用线性Rashba以及Dresselhaus自旋轨道耦合作用的二维电子气体系,基于海森堡运动方程,在半经典自洽近似下,我们理论上讨论当同时存在Rashba以及Dresselhaus型自旋轨道耦合作用时,由于本征自旋轨道耦合作用,将出现非零的交流自旋响应.研究结果表明,当Rashba型自旋轨道耦合强度不等于Dresselhaus自旋轨道耦合强度,即α≠β时,由外加交流电场和本征自旋轨道耦合作用所产生的非零交流自旋响应将在二维电子气体系中产生非零的自旋垂直于平面方向的霍尔自旋流.     

两轴四框架机载光电平台运动耦合分析

载机运动通过机载光电平台框架间的运动耦合传导至视轴稳定框架,是影响机载光电平台动态性能的主要因素之一。本文主要推导了载机运动在两轴四框架机载光电平台中的耦合矩阵,并对载机运动在平台框架间的传导途径和运动耦合补偿进行了分析。     

两跳OFDM-AF接力系统中的子载波配对技术

分析了基于放大前传的两跳正交频分复用接力系统.针对因信号在两跳过程中被置于相同子载波传输而限制系统性能的问题,提出了子载波配对技术,并采用匈牙利算法提出了最优配对方案.进一步提出了基于子带的子载波配对方案.仿真结果表明,子载波配对技术能为系统带来约5dB的增益;基于子带的子载波配对的增益略低,但能大大降低信令开销.     

光伏热电耦合器件中热电模块负载对整体性能的影响

搭建了包含恒温冷却装置的电学测试系统,测量了热电模块(TEG)负载不同电阻值时耦合器件中光伏电池(PV)及TEG两部分各自的输出变化,以探究负载电阻在光伏热电耦合系统整体工作状态中所起的作用。结果表明TEG负载不同电阻时,不仅TEG输出性能受到影响, PV及耦合器件整体输出性能也将随之发生变化。然而,这种影响将随着光强的提升而逐渐降低。