摘要：为研究七叶大侧斜螺旋桨斜流中的水动力及空化流场特性,基于DDES(延迟分离涡方法)建立了斜流中螺旋桨空化流场数值预报模型。在空化数σ=2.024时对三套网格进行了不确定度分析,将斜流中螺旋桨(VP1304)水动力及空泡计算结果与试验结果进行了对比,验证了本文所建立数值模型具有较好的精度,然后对七叶大侧斜螺旋桨斜流中的水动力及空泡特性进行了计算。计算结果表明:斜流中螺旋桨推力和扭矩相对轴向流中均有明显下降,且随着进速系数J的增大,下降幅度也逐渐增大,J=1.0时推力下降了82.1%,扭矩下降了47.6%;斜流中螺旋桨桨叶载荷呈周期性变化,随着进速系数的增大桨叶载荷极值变化率逐渐增大,J=1.0时,推力载荷极值变化率为163%,扭矩载荷极值变化率为100%;斜流中螺旋桨桨叶表面空泡形态十分不规则,螺旋桨旋转过程中伴随着严重的空泡融合、溃灭、脱落等现象,是桨叶表面载荷呈现脉动特性的重要原因,同时对螺旋桨的隐身性能十分不利。

摘要：乏燃料运输船与浮动核电厂组成的旁靠浮式系统,其水动力响应是一个复杂的工程问题。本文基于三维势流理论对乏燃料运输船旁靠浮动核电厂时,浮动核电厂的运动响应预报,并针对特定频率下幅值响应出现显著增大的现象,采用在两船水域之间添加加盖阻尼的方法有效抑制了间隙水体共振引起船体运动的伪共振现象。并研究分析不同浪向和船体间距时两船之间的水动力耦合效应,对乏燃料运输船旁靠浮动核电厂的方案设计具有工程指导意义。

摘要：为了对比分析不同螺旋桨配置对重型破冰船推力的影响,本文基于已有重型破冰船螺旋桨布置方案,针对3种重型破冰船主参数方案分别提出了两桨以及功率比为1∶1∶1和1∶2∶1的三桨布置方案,并以常规螺旋桨的系柱状态替代破冰船破冰工况,计算不同螺旋桨直径、桨叶、螺距、布置以及功率分配下考虑和不考虑空泡的正车系柱推力,对比分析计算结果得出:考虑空泡时系柱推力平均降低11%,螺旋桨最大直径下三桨功率分配为1∶2∶1时正车系柱推力降低最严重;重型破冰船在螺旋桨最大直径下三桨功率分配为1∶1∶1时正车系柱推力最大。

摘要：为建立有效的预报螺旋桨空泡性能的方法,并基于该方法参数化分析七叶侧斜螺旋桨设计参数对空泡性能的影响,基于CFD方法建立了螺旋桨全湿流和空泡流非定常数值计算模型。通过对DTMB4381标准螺旋桨全湿流及空泡数值模拟结果与试验值的对比,验证了计算模型的准确性。通过对网格的收敛性分析,验证了收敛性并保证了计算精度。采用B样条曲线拟合方法拟合某七叶侧斜螺旋桨设计参数,通过改变控制点的值改变设计参数的分布型式。在此基础上重点分析了该七叶侧斜螺旋桨桨叶侧斜、弦长以及纵倾分布型式对螺旋桨空泡性能的影响,计算表明加大侧斜能够减小空泡面积,使空泡的随边边界向桨叶中心偏移,增大侧斜后螺旋桨平均推力较原型桨增大9.0%;增加盘面比会使空泡面积增大,但会降低螺旋桨单位面积的平均负载,增加盘面比后螺旋桨平均推力较原型桨增大11.8%;同时桨叶向压力面弯曲或向吸力面弯曲的计算都表明,一定程度的纵倾有利于改善螺旋桨的空泡性能。

摘要：为研究共翼型舵和非共翼型舵两种操纵面形式的艇后流场特性及螺旋桨推进特性,基于SST (Menter) k-ω湍流模型建立了SUBOFF标准潜艇模型尾流场数值预报模型。经试验结果验证,所建立数值模型进行潜艇尾流场及螺旋桨推进性能预报具有较高精度。将SUBOFF潜艇模型的水平舵改进为共翼型舵及非共翼型舵,对艇后流场及水动力性能进行了预报。数值结果表明:在舵角小于10°时,共翼型舵使潜艇的俯仰力矩和垂向力相对非共翼型舵提升20%以上;在舵角超过10°时,共翼型舵的水动力优势随着舵角增大而减小。尾部流场预报显示:共翼型舵在小舵角时可以有效地消除舵翼结合处的涡流,同时共翼型舵可以有效地降低桨盘面伴流的不均匀性,对尾流品质的改善效果优于非共翼型舵。螺旋桨计算结果显示:共翼型舵螺旋桨推进系数在大部分舵角下都小于非共翼型舵,在舵角为20°时,共翼型舵相对非共翼型舵推力系数下降3.5%,扭矩系数下降2.4%;同时共翼型舵的桨盘面流场均匀度要优于非共翼型舵,舵角为5°时,共翼型舵桨盘面处流场不均匀度相对于非共翼型舵要降低7.1%,舵角为25°时则降低25.1%。

摘要：为研究七叶大侧斜螺旋桨尾流场及梢涡特性,基于延迟分离涡方法(DDES)建立了螺旋桨空化流场数值预报模型,为验证所建立数值模型的准确性,进行了多套不同尺度网格的不确定性分析,同时将非定常流动中螺旋桨(VP1304)螺旋桨空泡及梢涡特性计算结果与试验结果进行了对比。基于该模型对七叶大侧斜螺旋桨的尾流场及梢涡特性进行了数值分析,计算结果表明:本文所建立的数值模型精度较高,可以准确地捕捉到梢涡空泡及梢涡尾流场特性;同时DDES方法相比RANS方法在对复杂湍流流动的捕捉能力更强,更适用于螺旋桨梢涡捕捉;尾流场网格加密对尾流场模拟及准确捕捉梢涡十分重要,但对螺旋桨水动力性能影响不大;尾流区域的轴向速度场可以分为加速流动区和自由流动区,进速系数越小,自由流动区与加速流动区之间的界限向外扩张越明显;E1619桨在重载工况有明显的梢涡空泡产生,而轻载工况空泡面积较小且无梢涡空泡发生;梢涡在向下游发展过程中会发生相互融合,进速系数越大,融合发生得越晚,梢涡强度也越小;七叶大侧斜螺旋桨在尾流区域会产生一个分支涡,分支涡起始于吸力弯曲面下缘,且与梢涡呈一定的夹角,进速系数越大,夹角越小。

摘要：基于RANS模型和VOF方法,引入空化模型,建立了经验证的水下航行体超空泡流三维非定常数值模拟模型;计算了小空化数下航行体超空泡形态,在空化数为0.019 68时数值计算与经验公式相比,空泡长度误差为5.6%,空泡厚度误差为2.3%,验证了所建立数值模型的准确性;基于该模型,分析了不同空化数对空泡形态的影响,所得结果与经验公式及其他公开资料一致;对圆盘型空化器形状进行改型,研究不同空化器形状对空泡形态以及减阻效果的影响,结果表明空化器有一定的锥度会有利于航行体减阻但会损失掉部分空泡体积。

摘要：为研究横流扰动下的超空泡鱼雷空泡形态及水动力特性,基于有限体积法和VOF模型,结合重叠网格技术,建立了经过实际检验的三维鱼雷超空泡数值计算模型,分析超空泡鱼雷航行过程中受到横流扰动后的空泡形态及水动力变化规律,研究不同横流扰动速度下的鱼雷超空泡流场变化,分析横流速度对超空泡的形态及鱼雷航行阻力影响。研究结果表明:横流扰动使得鱼雷超空泡对称性消失,尾部流动分离严重,超空泡不再完全包裹鱼雷表面,鱼雷表面出现沾湿面积。鱼雷航行速度一定时,横流扰动速度越大,超空泡变形越严重,甚至发生脱落,鱼雷航行阻力增量也越大;横流扰动速度达到航行速度的20%时,航行阻力大幅增大,约为无横流扰动时的2倍。

摘要：基于势流理论建立二维完全非线性数值波浪水槽模型,利用该模型对二维驳船结构在非线性聚焦波作用下的高频共振响应(ringing现象)进行了研究.引入高阶边界元方法解决边界值问题,应用混合欧拉-拉格朗日方法和四阶龙格库塔法模拟结构物与波浪的相互作用.引入虚拟函数法耦合求解波浪载荷与物体运动.文中对聚焦波浪的传播特性进行了数值模拟,并将数值结果与试验值进行了对比验证.基于完全非线性数值波浪水槽,研究了聚焦波浪与结构物的相互作用问题,研究结果表明当聚焦波浪主频的三倍频等于或接近物体横摇方向固有频率时,物体在横摇方向将会产生ringing现象,在聚焦波浪经过浮体之后浮体仍会以高频振动的方式持续运动,进一步分析表明导致浮体发生ringing现象的入射波频率范围较大,在海洋结构物设计中应尽量避免入射波浪的三倍频接近浮体的固有频率.

摘要：运用欧拉多相流结合离散元多相相互作用模型对船舶在碎冰区的航行过程进行了数值模拟。计算了不同航速下的船—冰作用力,分析了航速对航行阻力的影响,对碎冰在船体周围的运动状态进行了分析,直观地展示了碎冰的运动规律及在船体周围的分布,进一步分析了船—冰接触力的分布及时历过程,解释了碎冰阻力随航速变化的原因。船体航行阻力随着航速的增加而增加,碎冰阻力随着航速的增加其增加趋势变缓,碎冰阻力中的摩擦阻力减小而清冰阻力增加。