河工模型水下地形激光自动测量系统的开发

河工模型试验中水下地形测量精度是非常重要的,介绍了一种新型高精度水下地形测量系统。系统依靠平面定位机构的精准定位,利用激光测距传感器良好的准直性、高精度和对目标无干扰的特点进行水下地形测量,借助基于LabVIEW开发的信号采集程序实现自动连续测量。实践证明,系统操作简单、运行可靠、精度高。该系统水平定位精度0.01 mm,测量精度±1 mm。     

东海大桥桥梁桩柱承台水动力模型试验研究--第一部分:作用于单个小尺度桩柱上的波流力

本文通过模型试验研究了不规则波与均匀流共同作用于小尺度单桩的水动力特征。文中比较了不同工况下直桩与斜桩的受力特性。在频域内采用相关函数法进行了谱分析与互谱分析，得到波面谱与波力谱的相关关系．并给出波向力与波面相位差的变化规律。     

Ⅴ型浮空器流场特性分析

对于近空间的探索和利用一直是人类不断追求的目标。特别是进入新世纪以来,人们更是对平流层飞艇的研究表现出了浓厚的兴趣。美国民间空天研究组织JP Aerospace提出并着手研究ascender高空飞艇暨ATO(airship to orbit)计划,独创性的采用了Ⅴ型艇体并成功试飞至平流层。此文用CFD方法模拟V型浮空器飞行流场,并对比低速风洞试验,来研究其流场特性。     

Detached-eddy simulation of wing-tip vortex in the near field of NACA 0015 airfoil

In the present study, the formation of the wing-tip vortex from a rectangular NACA0015 wing with a square tip at the Reynolds number of 1.8×105 and the angles of attack(AOA) α= 8o and 10o were simulated with an incompressible detached eddy simulation(DES) method and the Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) equations with the SA model respectively. Numerical results were compared with experimental results to validate the capability of the employed methods in resolving tip vortex flows. The results show that DES model could capture the complicated three-dimensional structures in the vortex, and the streamwise vorticity and the cross-flow velocity agree with the experiment results quite well, but RANS-SA model with the same grid as that of DES failed to capture the correct structures and under-predicted the streamwise vorticity in the vortex by 40%. The present study suggests that under the same calculation cost, DES but not RANS-SA could be used to effectively predict the flow characteristics in tip vortex.     

水下滑翔机垂直面定常运动数值研究

利用工程估算方法建立了计算水下滑翔机全机垂直面水动特性的水动力工程计算模型,工程估算所需的部件水动力数据库由流场数值模拟得到,并通过整机流场的数值模拟检验了水动力模型的精度。利用水动力工程计算模型和垂直面运动的平衡方程,研究了定常滑翔时各运动参数之间的关系以及内部调节机构的布置对控制规律的影响,并通过改变水动力工程估算模型中包含的外形参数,系统地研究了其对定常运动的影响。结果表明滑翔角在30度到40度之间时有最大的水平速度,而重心调节机构与形心在垂向上的距离越近,调节装置运动的范围越小,同时相对于展弦比,机翼面积对垂直面定常运动的影响更显著。     

通气超空泡航行体后体纵摆运动的数值模拟

利用Fluent 6.3对带圆盘空化器的高速水下航行体的通气超空泡流动进行了三维、非定常的数值模拟,通过在FLUENT软件中加入UDF自定义函数的方式求解非惯性系下的N-S方程,分析了通气超空泡航行体水下纵摆运动过程中的超空泡流流动特征和力学特性。结果表明,三维轴对称超空泡水下航行体的压力场具有如下特点:(1)泡内压力低于外界同样水深处水流压力,(2)泡内压力与泡外压力连续变化,(3)泡内压力分布不均匀,泡内气体在压力差驱动下形成沿周向的二次流动;该二次流动是形成超空泡尾部涡管状泄气结构的重要因素。文中将仿真计算结果与空泡水洞试验进行了对比,验证了数值计算的有效性。     

自由曲线翼梢小翼设计及涡格法应用

翼梢小翼具有减少诱导阻力的作用,加装小翼对于运输机而言可以提高气动性能。传统翼梢小翼设计理念类似于机翼设计方法,外形变化主要集中于几个主要的几何参数。CATIA中的自由曲线(NURBS)在多参数控制下具有很强的成形能力,这就可以用于小翼设计。研究基于自由曲线建模方法的翼梢小翼的优化设计问题,利用涡格法程序,以阻力最小为目标,探索全局优化下的结果;同时研究了主要参数对小翼阻力和翼根弯矩的影响。结果表明,采用自由曲线方法构造的参数化小翼经过优化之后能够取得良好的减阻效果;涡格法能够在多参数情况下发挥计算效率高的特点;涡格法通过参数约束可以获得良好的优化结果。     

东海大桥桥梁桩柱承台水动力模型试验研究--第二部分:作用于群桩及承台上的波流力

在本系列研究第一部分单桩试验的基础上,对不规则波与均匀流共同作用于斜群桩的水动力特征进行了试验研究。由于群桩效应使得各组成桩的受力不均匀,通过试验研究,分析了群桩中各组成桩及群桩总体折减系数随KC数的变化、受水深及流速的影响。在频域内采用相关函数法进行了谱分析,得到波面谱与波力谱的相关关系。初步讨论了作用在斜群桩和承台结构上的波流力。     

几何非对称桩基结构波浪力归一化经验公式研究

该文研究的对象是非圆柱单桩结构和非对称分布群桩支撑结构。对非圆柱单桩结构进行了实验研究,发现结构所受波浪力与结构波向长宽比有关。对非对称布置的四桩柱和七桩柱桩基结构进行数值波浪力计算研究,发现结构柱间距越大,几何非对称性对结构所受波浪力影响越小。基于实验和数值计算结果,提出了非对称系数和结构面积率这两个几何影响参数,并通过它们拓宽了原用于几何对称桩基结构的波浪力经验公式的范围。     

长江口北支涌潮的一维数值模拟

本文利用二阶TVD格式对长江口北支的涌潮现象进行了一维的数值模拟,成功捕捉了涌潮现象。高阶TVD格式原用于计算气动力学中激波的自动捕捉,具有高分辨率、高精度、不产生假振而且适应性强等性能。本文涌潮现象的计算结果与实际观测结果基本相符,说明了这类格式也适用于求解水动力学中的间断问题。