水下航行体垂直出筒时水锤压力分析与研究

对航行体离筒后海水倒灌后形成的水锤效应进行了研究。 通过数据分析,描述了发射筒内产生的水锤压力现象,分析了水锤压力产生的机理,采用 CFD 分析方法对海水涌入发射筒后的流场特性和载荷特性进行了数值模拟计算;建立了水锤压力峰值估算模型,计算了航行体离筒速度和离筒时筒内压力的变化对发射筒底部压力的影响,得到不同工况条件下水锤效应的变化规律。     

基于CFD方法的十字形降落伞–航行体系统数值分析

为研究航行体对十字形降落伞流场和阻力性能的影响，基于 Realizable k–ε 模型采用 PISO 算法开展了十字形降落伞–航行体系统的非定常绕流数值计算，得到了详细的流场计算结果。研究了不同拖曳比下十字形降落伞–航行体系统的流场分布规律与降落伞衣及航行体的气动特性变化，结果表明：当拖曳比 λ≤2 时， 航行体和降落伞衣形成闭式流动，降落伞衣阻力损失严重；当拖曳比 λ＞2 时，航行体尾流区的压力恢复，降落伞衣底部形成稳定的正压区，流动形式由闭式转化为开式，拖曳比 λ 最大时的压差 Δp 相较拖曳比最小时的压差增加 12%，降落伞衣阻力恢复，阻力波动减小；当拖曳比 λ=4 时，降落伞与航行体的阻力分别增加 1.8%、 25%。结果显示十字形降落伞–航行体系统的流场和压力分布更为对称，且气动特性处于最佳状态。     

连续冲击条件下水下潜器运动姿态估计方法

基于潜器水下状态的平衡方程,建立了潜器运动模型.通过对水锤压力的数值仿真计算,建立了潜器航行体发射时的运动控制模型.根据这一数学模型,计算分析了潜器在完整火箭发射后效(发射冲击与完整的水锤效应)作用下的运动响应和运动控制.结果表明:发射单枚航行体对潜器运动姿态有较长时间的影响,潜器的初始速度越大,影响程度越小,影响时间...     

某无人水下航行器阻力特性数值模拟

基于 FLUENT 流体 CFD 软件,对带鳍舵布局的某无人水下航行器进行了阻力特性数值模拟。选择了合理入口边界条件、出口边界条件、压力与速度的耦合求解方法。数值模拟结果与风洞实验对比表明： 该方法对无人水下航行器的阻力特性的预测精度较高,且对流场的显示更加详细、直观。所取得的研究成果对带鳍舵布局无人水下航行器的外形设计具有一定的参考价值。     

定常流场中蓝鲨头部及胸鳍受力状况的数值模拟及实证研究

蓝鲨具有高效率和远距离的巡游模式,其胸鳍起到重要的平衡和稳定作用,头部为主要阻力源,以头部和胸鳍为突破口进行相关研究对于AUV等海工装备的优化设计具有重要价值。通过对蓝鲨形体数值化描述,结合相关特征进行精细化建模,基于三维模型进行流场中有限元计算和分析,获得了蓝鲨头部和胸鳍受力状况;分析蓝鲨头部和胸鳍的受力分布,并通过改变蓝鲨胸鳍展角进行同等条件的流体计算试验,得到无差异性的结果。利用3D打印技术将所建蓝鲨三维模型打印出高一致性实体,在水槽中进行多批次实验,通过误差分析,验证了数值计算结果的准确性。计算结果表明蓝鲨的头部和胸鳍对其所受阻力和升力有最关键的影响,通过分析不同规格蓝鲨在非定速水流冲击下所受阻力和升力的大小,拟合出了蓝鲨头部和胸鳍的受力变化规律,获得了一般意义下非定速流场中所受阻力和升力的二元三次函数模型,为AUV结构优化设计等相关应用提供了良好的基础。     

圆筒型鱼礁体纵横布设间距下的水动力特性研究

应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件数值计算了圆筒型人工鱼礁体在不同纵向和横向布设间距下的水动力特性,实测了圆筒型人工鱼礁体在纵向布设间距1.0L和2.0L (L为礁体长度)下的流场及受力特性,验证了物理模型实验中各个测点的流速值和阻力值,计算值与实验值吻合较好.研究...     

基于ALE方法的航行器跨介质冲击载荷研究

为了探究航行器在跨介质过程中的动力学响应,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法建立航行器跨介质数值计算模型,仿真分析了不同初始参数对航行器跨介质冲击载荷的影响规律,给出了最大冲击载荷与跨介质速度与跨介质角度之前的函数关系。研究结果可为航行器跨介质弹道及结构设计提供参考。     

海上风电倒Y形导管架筒型基础受力特性研究

以一6.7 MW风机为研究对象，提出了一种适用于30~50 m水深的海上风电倒Y形导管架筒型基础结构型式，采用三维精细有限元模型对结构的受力特性展开研究，包括结构的自振特性以及在随机风浪流荷载作用下的动力响应。研究结果表明，倒Y形导管架筒型基础采用“三腿变六腿”导管架的结构型式，能够更加有效的将上部荷载传递至下部筒型基础，具有较好的受力特性和传力体系；整机结构的前两阶自振频率均在风机允许运行的频率范围内；在50年一遇极端随机风浪流荷载作用下，整机结构的位移响应和应力响应，均可满足结构安全使用要求。     

潜航器微气泡减阻数值模拟方法研究

近年来微气泡减阻技术应用于水面舰船的相关研究取得重要进展,许多舰船已经采用了此类技术。然而该技术在潜航器上的应用整体上仍处于理论分析和试验测试阶段。以回转体潜航器简化模型为研究对象,利用多孔介质来简化喷气小孔,并结合不可压缩水体和可压缩理想气体的流体体积（VOF）方法,建立了Realizable ε-k湍流计算模式。通过拖曳试验验证了多孔介质等效喷气小孔的合理性和数值模式的准确性,结合试验和数值结果探究了微气泡减阻技术对潜航器航行阻力的影响。数值结果显示,气泡对潜航器尾流低速区的改变使尾部压力分布产生变化从而导致压差阻力增高。同时气泡可以显著降低其覆盖区域的黏性阻力。并且随着来流速度的提高,气泡覆盖范围扩大,黏性减阻率持续增加。进一步地,建立了加长改进模型,数值模拟结果表明,微气泡减阻技术不仅能大幅减小黏性阻力,还能有效减小模型总阻力。     

方型人工鱼礁水动力性能试验研究

人工鱼礁水动力性能的研究对于鱼礁的设计、礁区布局具有非常重要的意义。本研究设计2种方型人工鱼礁模型,在回流水槽中测量不同水流速度下的鱼礁阻力,并计算阻力系数(Cd)与雷诺数(Re)。结果表明:无盖礁体模型正面迎流时(θ=0(°)),当Re超过7.5×104时,Cd为1.64,其自动模型区域为Re>7.5×104;45(°)方向(θ=45(°))迎流时,当Re超过6.36×104时,Cd为1.3,其自动模型区域为Re>6.36×104。有盖礁体模型正面迎流时,当Re超过6×104时,Cd为1.69,其自动模型区域为Re>6×104;45(°)方向迎流时,当Re超过8.48×104时,Cd为1.43,其自动模型区域为Re>8.5×104。1种礁体模型在不同迎流方式下所受的阻力不同,45(°)方向迎流比正面迎流时的阻力大。在相同的迎流方式下,有盖礁体所受的阻力比无盖礁体大。