摘要：由于冰块临近和阻塞效应,将在螺旋桨上产生极端水动力载荷,进而导致螺旋桨诱导的空泡、噪声以及激振力等性能的恶化。冰桨干扰作用是一个极其复杂的过程,受到诸多因素的影响,为了探究非接触工况下的冰桨干扰水动力特性,在循环水槽中搭建冰桨干扰试验台,并设计一套专门用于切削型冰模型的生成和制作的方法。通过试验重复性分析及与其他学者结果的比较,验证建立的冰桨干扰试验台的可行性。以切削型冰模型为对象,研究了非接触工况下的螺旋桨水动力载荷随冰桨间距变化的规律,探讨了不同流速对冰模型诱导的空泡的影响。试验结果表明:所建立的冰桨干扰试验方法是可行的,能够较好地用于冰桨干扰水动力试验的分析中。

摘要：以实现对螺旋桨敞水性能的准确模拟,为螺旋桨结构计算提供准确可靠的水动力载荷为目标,首先依据螺旋桨的投影原理及型值参数,建立螺旋桨的三维几何模型;其次,以单通道的分区混合网格划分方法,建立了螺旋桨水动力载荷计算的网格模型,并分别采用三种湍流封闭模型计算螺旋桨水动力载荷。结果表明:计算所得螺旋桨的推力系数、转矩系数在设计点附近的误差可以保证控制在5%以内,可为后续螺旋桨流固耦合计算提供可靠的水动力载荷。

摘要：以M310反应堆冷却剂系统为对象,在计算假想失水事故(LOCA)时的一回路水动力载荷的基础上,着重分析了破口打开时间、破口面积、打开方式等破口假设特性对一回路管道、蒸汽发生器一次侧的水动力载荷的影响,并对主管道破口和辅助管道接管嘴破口下的水动力结果进行了对比分析。结果表明破口面积是影响失水事故下一回路管道和主设备上的水动力载荷的关键因素之一,辅助接管嘴破口下产生的水动力载荷与主管道上的破口产生的水动力载荷量级相当;蒸汽发生器(SG)出口接管嘴破口下SG一次侧的水动力载荷较入口接管嘴破口下的水动力载荷波动更明显。此外失水事故后蒸汽发生器隔板受到的压差远大于稳态运行下的压差值,因而在隔板设计时必须予以考虑。本文的研究成果对新堆型研发中的一回路LOCA水动力载荷分析有重要的参考价值。

摘要：为了削弱涡激振动对结构的疲劳破坏作用,采用一种柱体直径沿展向非均匀变化的几何扰动作为减振或抑制措施。通过直接数值模拟,研究低Re数(100)下gf入几何扰动后具有圆形截面柱体的水动力载荷及其变化的特征.引入的几何扰动分别为谐波型和圆锥型两种。计算的无量纲扰动波长为4,6和8;扰动强度(扰动波高与扰动波长之比)分别为0.0125,0.025,0.05,0.1和0.2。计算结果表明,引入扰动后,相比引入扰动前的直柱体,两种扰动型式下的平均阻力系数均显著增大,而脉动升力系数在特定扰动波长时则显著减小。此外,水动力载荷系数都出现特定扰动范围(如扰动波长或扰动强度)下极小值现象,从而为后期设计提供优化依据。

摘要：钻井平台由于底部开口会形成月池,继而引发月池水动力载荷,对钻井平台的设计与安全运营产生重要影响。文章从工程应用的角度出发,采取理论分析与CFD数值模拟相结合的方法,对月池水动力载荷进行了系统分析。分析发现,当入射波浪的周期接近月池固有周期时,月池内部水体发生明显共振,尤其在活塞式共振时,波面升高显著。通过加装底部挡板,其波面最大高度下降80%,有效保护了钻井设备的安全。通过理论分析与CFD数值模拟相结合为月池水动力载荷的研究提供了有效可行的方法,对类似钻井平台的设计具有参考意义。

摘要：本文是在研究组对“波流作用下海底管道水动力系数 C_D、C_M、C_L 值的确定和选取”、“带压块海底管道上的水动力载荷实验研究”和“部分埋设海底管道渡流作用时的水动力效应实验研究”等项目研究成果的基础上,以 JZ20-2海底输气管道工程的为背景,对 JZ20-2的子-母管在波流作用下水动力载荷的确定进行的实验研究。同样,子-母管的水动力系数 C_D、C_M 与 KC 数明显相关,随KC 数的增大而减小;水动力系数 C_M 多在1—4之间变化。实验中对规则波加拖厢造流与不规则波自然加流的试验结果,二者比较—致。因而建议在工程设计中,可直接按规则波加拖厢造流的方法和设备,并偏于保守。

摘要：针对双向潮流能有效利用问题,设计一种基于对称翼型的新型后掠式水平轴潮流能水轮机,并研究其水动力性能。根据对称翼型升阻力特性与叶片展向攻角变化,采用变截面设计优化后掠式对称翼型叶片,并基于Buhl修正模型分析不同后掠偏移叶片所受推力与获能特性。通过3D建模与水槽实验,研究不同后掠偏移叶片的载荷与获能情况。模型实验研究表明,同一尖速比下,后掠偏移量为10%和15%的水轮机相对于偏移量为5%的水轮机所受推力最大分别降低4%和13.3%,获能效率最多分别减小3.8%和11.1%,其中推力比获能效率减幅更大。实验结果与理论分析变化趋势吻合,但减幅比理论值偏高。此外,该水轮机3种后掠偏移量下对应获能效率随桨距角的增大分别降低18%、14%和6%,获能效率下降显著,与300 kW样机实海况运行情况变化趋势相同。

摘要：针对真实条件下导管桨多工况运行问题,本文基于分离涡模拟方法对多个斜流角下导管桨水动力性能进行了数值预报。采用滑移网格技术建立了三维黏性、不可压缩的非定常数值计算模型,对比了直流状态和斜流状态下导管桨水动力载荷和流场特性。数值研究表明:设计工况、小斜流角状态下导管桨的推进效率会有小幅提高,单桨叶的水动力载荷随着斜流角的增加而非定常性增强,尾流背流侧导管前缘会因流动分离产生局部漩涡并向下游传输,迎流侧和背流侧尾涡演化进程存在明显差异,斜流状态下的主流效应对整体尾流场产生切向分量作用加速二次涡的产生与演化。

摘要：漂浮式潮流能装置载体的波浪运动响应使水平轴水轮机的水动力特性发生变化,采用滑移网格技术对无界均匀来流中水轮机发生横摇和纵摇耦合运动时的三维水动力特性进行研究.结果表明:水轮机轴向载荷和能量利用率瞬时值产生波动,且横摇和纵摇耦合运动时轴向载荷及能量利用率的计算结果与只发生纵摇运动的计算结果基本相同;横摇和纵摇耦合运动时横摇力矩计算值的波动幅值比只发生横摇运动时的大;横摇和纵摇耦合运动时纵摇力矩的计算值与只发生纵摇运动时的计算值存在差异,横摇频率越大,差异越明显.研究结果可为漂浮式载体的运动响应研究、水轮机的结构设计及电能控制等提供相关数据.

摘要：以某型拖式吊舱推进器为研究对象,采用非定常RANS方法对该推进器在敞水中直航和操舵工况下的粘性流场进行数值模拟,对螺旋桨单元和吊舱单元整体的轴向力、侧向力、扭矩和操舵力矩进行了数值计算,得到了该吊舱推进器敞水中的水动力载荷均值和脉动值随来流速度和舵角变化的关系.研究发现,桨单元与吊舱单元的平均水动力特性在大舵角、高来流速度下有较大的差别,提供最大敞水效率的操舵方位与来流速度有关;桨叶的水动力脉动以一倍轴频成分为主,且其推力、侧向力和扭矩的脉动幅值明显,而桨单元和吊舱单元的水动力脉动以一倍叶频成分为主,且其脉动幅值整体上较小;操舵方向不影响桨单元水动力均值和脉动值对称性,但对吊舱单元推力、扭矩和操舵力矩均值和脉动值有明显的影响.