国家自然科学基金(11102048)
- 作品数：7 被引量：18H指数：3
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- 圆柱体出水运动的自由面效应及水冢现象分析被引量：6
- 2013年
- 以圆柱体为例,研究自由面附近刚性物体的受力状态,分析垂直运动圆柱体出水时的自由面效应以及水冢现象.建立基于势流理论考虑自由面效应的数学模型,并用边界元方法求解该模型.求解过程中考虑非线性自由面运动学以及动力学边界条件.通过求解控制方程以及边界条件,模拟恒速刚性圆柱体出水时的水冢现象及其穿越水冢过程.通过数值解和实验值的比较验证方法的可靠性.分析结构出水时的压力变化、自由液面变形、圆柱体所受的垂向合外力以及流场速度矢量的变化,并展开讨论.结果表明:考虑自由面效应的非线性方法能够更准确地预报自由面附近刚性运动物体的受力特性.
- 孙士丽孙义龙胡竞中胡健
- 关键词：圆柱体边界元方法
- 桨后自由叶轮水动力性能分析被引量：3
- 2020年
- 为了探讨自由叶轮的节能效果及机理,本文采用计算流体力学方法模拟了桨后自由叶轮的水动力性能。针对选定的螺旋桨和自由叶轮建立几何模型,采用基于交界面原理的滑移网格技术对计算域进行离散,选择湍流模型进行求解。本文计算了无自由叶轮螺旋桨的水动力性能,并和实验值进行了比较,进而分析了设计进速下自由叶轮的节能效果。研究结果和实验结果均表明:自由叶轮在低进速时具有出色的节能效果。在J=0.771的设计进速时,自由叶轮推进系统的效率提高5.74%。
- 胡健杨建张维鹏郭春雨
- 关键词：螺旋桨节能减排水动力数值模拟
- 桨叶涡流场中舵表面脉动压力的数值模拟被引量：2
- 2019年
- 为了探讨螺旋桨涡流场中的舵表面的脉动压力特性,本文使用大涡模拟的方法研究了螺旋桨和舵的相互作用。螺旋桨模型使用单桨叶E779A模型,使用切割体网格划分方式对流场域进行网格划分,对螺旋桨和舵附近的流场域进行网格加密,采用重叠网格方法实现螺旋桨的旋转;对桨舵干扰下的梢涡流场进行数值模拟,探讨了梢涡流场中舵表面压力的分布情况,对舵表面上的脉动压力分布进行时域和频域分析,从数值模拟结果可以看出:梢涡流经舵表面之后会产生错位现象,错位的方向与螺旋桨旋向相一致,位于梢涡流场区的舵表面上的压力具有非常强烈的周期性,而位于毂涡流场区的舵表面上的压力周期性不强。
- 胡健张维鹏汪春辉
- 关键词：螺旋桨梢涡大涡模拟频域分析
- 湍流模型在对转桨梢涡模拟中的适用性分析被引量：3
- 2020年
- 为了研究对转桨梢涡的演化规律,通过数值模拟方法对对转桨梢涡进行研究,分析不同湍流模型(雷诺平均数值模拟(RANS)、分离涡模拟(LES)、大涡模拟(DES))对对转桨梢涡数值模拟的影响。采用重叠网格实现对转桨反向旋转的运动指定,并针对不同的湍流模型完成相应的边界层网格处理。分别采用上述3种模型对对转桨的敞水水动力性能进行预报。在完成对转桨敞水水动力特性计算的湍流模型验证后,对转桨梢涡进行数值模拟。通过对比,上述湍流模型的计算结果和实验数据吻合良好,RANS模型的计算误差最小。结果表明:在相同的网格精度和时间精度下,RANS和DES湍流模型对流场的复杂涡结构的计算结果较差,对对转桨梢涡细节计算精度均较低。采用LES模型的计算结果更完整的显示了对转桨梢涡结构,能够满足对转桨梢涡及尾流场非定常流动的精细研究和分析的要求。
- 王英铸毛翼轩苏金波王晴胡健
- 关键词：对转桨梢涡湍流模型重叠网格敞水非定常
- 螺旋桨尾流-自由叶轮耦合作用的数值模拟被引量：1
- 2019年
- 为了探讨螺旋桨尾流与自由叶轮的耦合作用,使用SST(剪应力输运)湍流模型对螺旋桨-自由叶轮流场进行数值模拟.使用切割体网格划分方式对流场域进行网格划分,使用滑移网格方法实现螺旋桨和自由叶轮的运动.分析了自由叶轮对螺旋桨尾涡的切割作用,对自由叶轮桨叶上受到的脉动压力和应力分布进行分析.数值模拟的结果表明:自由叶轮桨叶表面上的压力具有明显的周期性,这一周期性和螺旋桨推力脉动的周期性相一致;在近导边处,叶背上脉动压力的幅值大于叶面上,而在其他位置,叶面上的脉动压力幅值大于叶背上,叶背上的脉动压力的幅值由导边向随边减少;在不考虑重力的情况下,自由叶轮上的应力分布与自由叶轮表面压力分布一致,而在考虑重力的情况下,应力分布发生改变且应力值增大.
- 胡健张维鹏
- 关键词：螺旋桨尾流应力尾涡
- 可压缩性水柱冲击弹性平板的砰击问题研究(英文)被引量：3
- 2013年
- 文章采用一种将波动控制方程进行双重渐进近似的方法研究可压缩性水柱砰击弹性平板问题。文中用边界元法对控制方程进行离散,并使用非线性的运动学以及动力学边界条件更新未知的自由液面。在相同的线性边界条件下,将数值计算结果与Korobkin(2008)给出的解析解进行对比,研究双重渐进近似对数值计算结果的影响,同时验证了该方法的正确性。结果表明数值解和解析解吻合良好。在此基础上,研究非线性边界条件对弹性板中心的位移以及压力的影响,并进行了深入的讨论。
- 孙士丽胡健胡竞中
- 关键词：可压缩性
- 变航态推进器设计及水动力性能分析
- 2019年
- 为了改善变航态推进器的推进性能,设计了一种将前桨和后桨集成安装的水下变航态推进器.该变航态推进器采用了高速航态前桨和低速航态后桨相结合的方式,通过两个螺旋桨的转速匹配来提高推进性能.使用切割体网格划分方式对流场域进行网格划分,对推进器周围的流场进行网格加密,采用滑移网格实现螺旋桨的旋转.使用雷诺时均-斯托克斯(RANS)方法对变航态推进器的水动力特性进行了分析.从数值模拟结果可以看出:转速匹配有利于水动力性能的提升,但由于存在摩擦阻力,转速匹配不能完全抵消高速螺旋桨引入所带来的水动力性能下降;同时,旋转的前桨有助于降低后桨表面受到的不定常力.
- 胡健张维鹏赵大刚
- 关键词：水动力性能
