摘要：借助于CFD软件,在螺旋桨参数未知的情况下,用均匀分布的体积力模拟螺旋桨力场,对潜艇自航因子进行了预报,并与潜艇带桨自航试验数值模拟的结果进行了对比.发现:若体积力参数仅考虑螺旋桨轴向力,则潜艇阻力的计算误差可达7%,在引入螺旋桨旋转的影响后,这一误差值可降低至2%以内,同时,推力减额分数和平均轴向伴流分数的计算误差可控制在5%以内,而潜艇快速性的预报误差可控制在2%以内.用均布体积力模拟螺旋桨力场的方法,能够有效地预报潜艇伴流和推力减额分数,为螺旋桨的设计提供可靠的输入参数,也可以用于潜艇线型优化设计和快速性预报.

摘要：基于RANS计算,开展长航程AUV螺旋桨的数值设计。该AUV设计航速仅2kn,要求阻力预报具有较高的精度;为此,各个方向的网格按相同尺度减小比率,设计了三套结构化网格,对阻力计算结果进行了数值不确定度分析。基于自航和敞水模拟,分析得到了实效伴流分布;应用升力线方法设计了适伴流最佳环量螺旋桨,采用螺旋桨进行了RANS自航模拟,预报了AUV的功率-转速-航速关系,并与湖试结果进行了初步比较,结果表明该方法具有良好的精度。

摘要：基于黏性流计算流体力学(CFD)及势流理论,建立了一种黏流雷诺平均方程/面元法耦合迭代求解方法,对船桨相互作用问题进行了数值模拟.自由面的船体绕流场模拟应用CFD黏流方法,螺旋桨水动力载荷计算采用势流面元法.在黏性流场模拟中得到桨盘面处的总速度分布,减去螺旋桨诱导速度得到实效伴流速度并作为势流计算速度进口条件,螺旋桨效应以体积力的形式在黏性流场中体现.计算值与试验值的对比结果表明,黏势流耦合迭代求解方法能较好地预报船桨干扰问题,且较全域船桨离散化网格CFD求解船桨干扰的方法,计算量大为减少.该方法充分融合了黏势流方法的优点,既能计及黏性效应又能发挥势流快速准确的优势,能够拓展应用于船体及螺旋桨性能预报及设计优化的研究.

摘要：高压直流输电线路离子流计算是输电线路设计及电磁环境评估的重要内容,线路电晕放电离子流与流体之间的双向耦合是其本质特征,目前离子流计算方法均未考虑离子流场与流场之间的双向耦合特征且难以应用于复杂风环境下的离子流计算。为此,该文考虑流场(流体方程)与离子流场(离子输运方程)之间的耦合关系,建立高压直流输电线路流场-离子流场双向耦合模型,采用有限元方法计算±800 kV高压直流输电线路地面合成电场和离子流密度的分布特性,计算结果与实验测量结果吻合较好,验证所建模型的有效性。基于此,重点研究不同风速和风向对±800 kV高压直流输电线路地面合成电场与离子流密度的影响规律。同时,考虑导线风偏和混合风对离子流场的影响,获得±800 kV高压直流输电线路在风偏和混合风影响下地面合成电场和离子流密度的分布规律。结果可为高压直流输电线路的设计及电磁环境评估等提供参考。

摘要：鉴于在高水头作用下,采用面力理论设计高压混凝土衬砌结构时存在衬砌厚度过大、含筋率超标严重的问题,以体积力的形式将内水压力施加于混凝土衬砌和围岩,通过建立透水衬砌理论数值计算模型,分析混凝土衬砌的应力应变关系,并按照规范进行限裂配筋。将该方法应用于新疆某水电站发电洞衬砌设计中,并与面力理论的计算结果进行对比,发现采用透水衬砌理论设计高压隧洞的混凝土的配筋量明显减小,降低了工程投入成本。

摘要：针对致动盘模型存在的不足,使用非定常计算,提出了致动线方法,在致动盘模型的基础上改进了体积力的分布方式,利用体积力代替风力机叶片,结合不可压缩N-S方程,采用均匀分布和高斯分布两种不同体积分布方式,在FLUENT中对Nibe A型风机尾流进行模拟计算,研究了尾流区域的速度变化与湍流强度等,并将计算结果与试验数据进行比较。结果表明,体积力的分布方式对致动线方法的计算结果有一定影响,尤其是远尾流区域差异明显,高斯分布下的模拟结果更加接近试验数据,优于均匀分布;致动线方法用于风力机尾流场的计算基本能满足工程需要,但在远尾流场的模拟计算上精度还不够,需结合实际对模型作进一步改进。

摘要：立足天津地区的基坑工程,在分析坑底某深度处有承压含水层及基坑侧壁有粉土、粉砂层时的底板破坏机理的基础上,利用塑性极限分析中的塑性铰接法,提出了一种计算抗承压水突涌临界厚度的方法;利用体积力法验算抗沉侧壁接触管涌中隔水帷幕插入基坑底以下的临界深度;并综合两者考虑,结合天津地质状况,验算渗流破坏中隔水底板的临界厚度。重点是综合考虑基坑平面的几何尺寸及基坑底板土层的剪力指标c、φ等对基坑底抗渗流稳定性的影响。

摘要：以9 400 TEU集装箱船为研究对象,分别采用体积力和滑移网格2种螺旋桨模拟方式进行实尺度自航性能数值模拟。先后考察湍流模型、网格划分、最大非线性迭代次数、时间步长、激励盘参数及动区域大小等因素对计算结果的影响,通过与模型试验换算及实船试航结果对比,确定了影响计算结果的关键因素及相应最佳设置,并且验证了实尺度自航性能数值模拟的有效性。分析对比了2种方法在实船自航点的自航推进因子及流场,发现两者均能较好预估实船性能。但是尾流场存在差异,对于桨前流动,两者主要差异在于轴向和切向流动;而对于桨后流动,两者主要差异在于径向流动。