摘要：提高升阻比是实现水下滑翔机低功耗和远距离航行的重要手段之一。借鉴航空领域翼身融合布局具有的高升阻比特性,本文将其应用于水下滑翔机设计过程,并开展基于滑移网格的翼身融合布局水下滑翔机(blended-wing-body underwater glider,BWBUG)水动力性能研究。首先,开展约束模式下的数值仿真,并定量给出各水动力参数随攻角的变化规律,确定该水下滑翔机的最优航行攻角,探明最优攻角下BWBUG压力分布规律。然后,从压力分布、流线分布及升力分布规律三个角度,阐明翼身融合构型能够提升升阻比的原因。在研究过程中发现:翼稍涡存在会导致翼稍处压力骤变严重、流线紊乱形成涡流,阻碍BWBUG升阻比的提升。这也从侧面论证了BWBUG加装翼稍小翼的必要性。本文的研究可以为后期BWBUG的结构改进及外形优化提供参考。

摘要：为研究某型在研应急救援气垫船上搭载的三叶涵道螺旋桨的气动特性,基于滑移网格方法建立涵道螺旋桨流场数值预报模型。设计3套不同疏密程度的非结构与结构混合网格方案进行不确定度分析,将NASA涵道螺旋桨的数值计算结果与实验数据进行比较,验证本文建立的数值模型具有较好的可靠性和准确性。基于建立的数值模型,分别计算了孤立螺旋桨和涵道螺旋桨在不同转速下的复杂流动。结果表明,相同转速下,涵道螺旋桨总推力系数较孤立螺旋桨增加10%,工作效率提高25%;涵道扩大了螺旋桨前部低压区的分布范围;涵道壁改变了螺旋桨桨尖流线特性,抑制了桨尖涡的形成,减少了能量损失;该型螺旋桨孤立状态下静推力为470 N,不能满足该型气垫船设计要求,加上涵道后其静推力为516 N,航行状态下推力为327 N,均能满足设计要求。

摘要：为了研究半封闭式车站内风压极值的分布规律,对高速列车通过高铁站时引起的列车风压进行数值模拟,并通过现场实测数据验证数值模型的准确性。基于验证的数值模型,研究列车分别以250 km/h、300 km/h和350 km/h的速度通过高铁站时,两个典型区域(临近站台区Ⅰ、远离站台区Ⅱ)的风压(头波、尾波的正压和负压)极值分布规律,并提出相应的风压极值经验公式。研究结果表明:风压极值与列车速度之间呈非线性关系;相同的车速下,区域Ⅰ和区域Ⅱ内列车风压极值随着水平距离的增加呈指数函数形式衰减,而衰减的速度与高度成反比;当水平距离小于15 m时,相同高度下区域Ⅰ的头波正压极值总是比区域Ⅱ的大,而区域Ⅰ的头波负压极值的绝对值又总比区域Ⅱ的小;当水平距离超过15 m时,车站内的风压极值逐渐趋于稳定,并且区域Ⅰ内趋于稳定的风压极值要强于区域Ⅱ;所提经验公式能够较为准确地描述半封闭式高铁站内列车风压极值分布规律。研究成果可为半封闭式车站的结构设计提供参考。

摘要：为解决高黏度中药膏剂在搅拌釜内受热不均、混合效率低下等问题,设计了新型“牛角管”式组合桨。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)中的瞬态滑移网格法,对内盘管加热下搅拌釜流场进行数值模拟研究,并对其中一种工况进行了普适性的实验验证,探究搅拌釜内中药膏剂的流场情况及温度分布规律,分析了同一组合桨不同转速下以及同一转速下不同组合桨对流场情况的影响。结果表明:新型组合桨在转速300 r/min时釜内温度以及流场混合效率最高,在该转速下,将新型组合桨与传统组合桨进行对比,“涡轮叶片”式组合桨对釜内温度分布影响能力弱,不适用于工业生产,“大叶片”式组合桨机械搅拌功耗和釜内温差均大于新型组合桨,使得新型组合桨在多方面优于传统组合桨。研究结果为工业生产提供参考。

摘要：运用滑移网格技术、三维非稳态Navier-Stokes方程和标准的k-e湍流模型对工业中常用的D型多级节段式离心泵进行了全三维瞬态流场的数值模拟,分析泵内叶轮与导叶间的动静干扰问题。滑移网格设置在多级离心泵叶轮出口与固定导叶入口之间的交互界面,对每个时间步求解流动方程。对任一个叶轮旋转周期内,分析叶轮径向力、静压等参数出现脉动信号频率与动、静叶片数的关系;分析静、动叶片间静压值沿周向的变化规律。该三维非稳态模拟结果可为多级离心泵的水力优化设计提供依据。

摘要：为了探讨海龟翼摆动时产生的流体推进力与摆动频率、幅度以及来流速度之间的关系,对海龟翼在不同工况下进行了数值仿真计算。针对海龟翼在粘性介质中运动,采用滑移网格技术,结合扑翼运动规律,建立扑翼推进数值计算模型,模拟海龟二维剖面翼以特定规律运动时的流体动力特性。通过数值仿真,得出扑翼推进力与摆动频率、摆动幅度以及来流速度之间的关系。经实践证明:翼静水中摆动平均推力随着摆动频率、幅度的增加而增大,且频率较大时随频率增大得更为明显,为下一步扑翼驱动机构设计打下基础,具有一定的实践指导意义。

摘要：在浮选设备中离心泵的性能对浮选过程的平稳性和效率有着重要影响。为了准确掌握离心泵内部流场的变化情况,运用FLUENT软件中的滑移网格技术对叶片式离心泵进行流场动态数值模拟。分析得出叶片旋转情况下内部流场不同时间点的总压力图、速度矢量图和湍动能图,为离心泵的设计和优化奠定基础。

摘要：针对调距桨动态调距的工况,以桨的敞水水动力性能计算为基础,对比分析基于多参考系的定常计算方法和基于滑移网格的非定常计算方法求解系柱工况下敞水性能的差异,并分别用滑移网格和重叠网格模拟动态调距过程桨的水动力性能。结果显示,基于滑移网格非定常计算方法得到的结果更为准确;与固定螺距角下的稳态水动力和流场相比,动态调距过程中水动力和流场随螺距角的改变有相同的变化规律,且差异较小。论文提出的动态调距计算方法可用于复杂工况动态调距的计算,为调距桨设计提供参考。

摘要：为掌握共轴对转螺旋桨的桨间气动干扰规律,降低桨间气动干扰强度,提升共轴对转螺旋桨的气动性能,基于非定常雷诺平均Navier-Stocks方程耦合湍流模型的计算方法,并使用了滑移网格技术,研究了4种不同桨间距的6×6构型对转螺旋桨的桨间气动干扰对其气动性能的影响,桨间距选择了4种不同方案。研究结果表明:在4种不同的轴向桨间距中,当桨间距为0.25倍螺旋桨直径时,共轴对转螺旋桨的平均推进效率最高,并且气动干扰导致的效率脉动幅度较小;随着桨间距的增大,前、后排桨受到的气动干扰强度都会减小,相比于后桨,前桨因气动干扰造成的脉动对桨间距更加敏感。可见共轴对转螺旋桨的桨间距会对螺旋桨的气动干扰,及气动性能产生较为明显的影响,在设计共轴对转螺旋桨时选择合适的桨间距,有利于提高螺旋桨气动性能。

摘要：考虑AUV运动过程中推进器螺旋桨转动引起其周围流场的变化,提出了基于动流场的带浆考古AUV水动力分析,进而优化了AUV壳体外形参数以有效减小AUV壳体阻力。首先,利用solidworks设计考古AUV的壳体参数模型,建立其运动状态水阻力模型;然后,基于滑移网格的思想,提出建立考古AUV本体及推进器螺旋桨的动流场,获得考古AUV在动流场中额定航速下带桨与不带浆状态下的摩擦阻力、粘压阻力及螺旋桨进速等水动力数值;最后,采用遗传算法进行考古AUV壳体外形参数的多目标优化。仿真分析结果表明,优化后考古AUV优化后带桨状态下壳体阻力下降0.7005N,船身效率增加6.23%,有效降低考古AUV的水阻力并增大容积,从而减少能耗,提高航速及续航能力。