基于自适应网格技术的Clark-Y水翼空泡数值模拟

空化流动具有高度非定常性,界面模糊而且处于不断地形变之中。该研究基于开源的CFD平台OpenFOAM,利用interPhaseChangeDyMFoam求解器对Clark-Y水翼的空泡流进行数值模拟,并利用自适应网格技术对空化区域尤其是两相界面附近的网格进行了局部加密,考察并分析了水翼的水动力性能和空泡形态。文中将模拟结果与试验结果相比较,发现通过自适应网格加密可以有效捕捉空泡形态的变化尤其是片空泡脱落过程和云空泡溃灭过程。研究表明,针对空化区域的自适应网格加密能够在计算量一定的情况下有效提高空泡流模拟精度。     

基于重叠网格技术数值模拟船舶纯摇首运动

该文采用基于非定常RANS方程的黏性数值模拟方法,对标准船模DTMB5512裸船体在平面运动机构(PMM)控制作用下的纯摇首运动进行了数值模拟。文中数值计算采用基于开源CFD工具包Open FOAM和重叠网格技术开发的多功能水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU。根据SIMMAN2014提供的标准算例,对同一运动频率下,在Fn=0.28工况下的3种不同运动幅值的纯摇首运动进行了数值计算,得出了船舶不同工况下的阻力、侧向力和转首力矩的历时曲线。并且根据操纵性数学模型(MMG)推导出相应的水动力导数值,所有计算结果同模型试验数据吻合较好,验证了采用当前处理方法数值求解纯摇首运动的可靠性。     

基于黏性修正SST k-ω模型的水翼空化流数值模拟计算

该研究利用开源平台Open FOAM中的interPhaseChangeFOAM求解器,应用SchnerrSauer空化模型,并结合黏性修正后的SSTk-ω模型,对二维水翼NACA0015及三维扭翼TWIST-11N进行了空化流数值模拟,从升力系数和空化脱落频率等方面对计算结果进行比较,验证了修正SST k-ω模型的可靠性,并对空化脱落机理进行了分析。首先对二维水翼NACA0015,应用了基于LES方法的Smagorinsky模型、基于RANS方法的标准SST k-ω模型和黏性修正SST k-ω模型三种不同的湍流模型,结果表明修正SSTk-ω模型能准确预报二维非定常空化的脱落频率,并且发现水翼尾部的回射流是空化脱落的主要原因。之后将修正SST k-ω模型应用于三维水翼TWIST-11N,发现应用该模型依旧能准确模拟出三维水翼的非定常空化,结果和Ji等人的结果十分接近。通过进一步对三维空化流的流场进行分析,发现三维空化流会出现主脱落及次脱落共两次空化脱落,分别由尾部回射流和侧向流导致。     

基于重叠网格方法模拟双圆柱入水过程

入水问题一直是水动力学研究的一个热点,对入水问题的研究可以为船海工程中的船舶下水和兵器发射等实际问题提供有效的理论支撑.物体入水过程涉及到物体与水复杂的相互作用,物体入水瞬间伴随着自由面大幅度的骤变,还会有空泡等复杂现象出现,因此模拟入水问题是验证数值方法准确性的一种有说服力的手段.该文进行的主要工作是使用CFD计算平...     

水下潜器航行水动力导数CFD计算

良好的操纵性能,对于水下潜器顺利高效地执行任务至关重要。因此,在新型水下机器人的初步设计阶段,就应该对其操纵性能给与评估。精确计算水下机器人的水动力导数,是准确评价其操纵性能的关键。目前,计算水动力导数最流行的方法是船模实验法,但需要复杂的实验设备,且成本高并费大量时间,而采用数值模拟方法计算水动力导数就能克服上述缺点。本文基于开源CFD工具包Open FOAM开发的水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU[1],采用SST-DES方法,对万米水下潜器(ARV)在不同漂角和攻角工况下,进行了数值斜航实验模拟。通过数值计算得到了作用在ARV上的水动力和力矩,回归得到相应的水动力导数值。为进一步根据潜艇六自由度运动方程,进行运动仿真模拟提供了基础。结果表明,对ARV进行数值模拟能够高效快速地计算ARV的水动力导数,进而对ARV的操纵性能进行预报,指导水下机器人的设计。     

基于MPS方法模拟带水平隔板的液舱晃荡

该文基于自主开发的无网格粒子方法求解器MLParticle-SJTU,研究了二维晃荡问题中对称水平隔板的隔板宽度、高度等参数对减晃作用的影响。首先,对矩形液舱内的晃荡问题进行了数值模拟,通过与实验结果进行比较,验证了MLParticle-SJTU的可靠性;其次,通过大量的数值计算,分析了对称水平隔板的宽度和高度对减晃效果的影响。数值结果表明:对称水平隔板具有较好的减晃作用;对称水平隔板宽度和高度越大,减晃效果越明显。     

南海浮式码头与系泊系统动力耦合分析

南海部分海域由于海底地形限制,运输船舶无法正常靠泊作业,可采用成本较低的浮式码头供运输船舶停泊使用。该文应用基于开源平台Open FOAM开发的船舶与海洋工程CFD求解器―naoe-FOAM-SJTU,对一座分布式系泊系统的浮式码头在入射波浪作用下的运动响应进行了数值模拟。文中系泊系统的求解采用基于集中质量法的动力分析方法,给出了码头运动和系泊系统所受动力的时历曲线,并且将结果同静力分析进行对比,验证了采用动力分析方法的可靠性和必要性。     

临界区退火时间对冷轧中锰钢组织和力学性能的影响

利用拉伸试验机、扫描电镜和X射线衍射仪研究了临界区退火时间对0.21C-4.1Mn-1.85Si-0.05Nb-Fe冷轧中锰钢组织性能的影响。结果表明,随退火时间增加,铁素体比例降低,残留奥氏体含量先增加后降低,马氏体尺寸不断增加,试验钢的屈服强度先升高后逐渐降低,抗拉强度先降低后升高,伸长率和强塑积先增加后逐渐降低。退火10 min,工程应力-工程应变曲线表现为连续屈服,但加工硬化能力不足导致塑性最差。增加退火时间,工程应力-工程应变曲线出现屈服平台,但较大应变范围内不断出现的TRIP效应使得试验钢保持了持续的加工硬化能力,塑性提升。690℃退火60 min,试验钢的综合力学性能最佳,抗拉强度为1036.9 MPa,伸长率25.6%,强塑积可达26.5 GPa·%。     

变形温度对高Ti微合金高强钢再结晶的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了不同变形温度对Ti微合金钢再结晶行为的影响.基于流动应力、应力硬化曲线、应力松弛曲线对Ti微合金钢动态再结晶和静态再结晶行为进行了分析.结果 表明,微合金元素Ti能够显著抑制动态再结晶的发生;在应变速率0.75 s-1和真应变0.75时,随着变形温度的升高,变形后静态再结晶...     

中碳Cr-Mo钢温轧压下率对组织演变的影响

对中碳Cr-Mo钢在600℃进行了不同压下率的温轧,研究了压下率对组织演变的影响。结果表明,随着压下率的增加,大部分初始片层状渗碳体发生了弯折与溶断。当压下率由80%增大到90%时,铁素体平均晶粒尺寸先减小后增大;当压下率为85%时,小角度晶界所占比例为41.4%,其值小于压下率为80%的48.4%和压下率为90%的49.8%。