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基于CFD的船舶阻力预报方法研究 被引量:26
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作者 郑小龙 黄胜 尚秀敏 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第2期109-113,共5页
根据船舶阻力成分及预报方法进行分析讨论,提出基于CFD的方法进行船舶阻力数值预报.分别基于势流和粘性流理论对船舶阻力进行预报,将阻力系数与试验值进行对比.基于粘性流体理论求解获得船体的粘性总阻力及摩擦阻力,基于势流理论直接求... 根据船舶阻力成分及预报方法进行分析讨论,提出基于CFD的方法进行船舶阻力数值预报.分别基于势流和粘性流理论对船舶阻力进行预报,将阻力系数与试验值进行对比.基于粘性流体理论求解获得船体的粘性总阻力及摩擦阻力,基于势流理论直接求解欧拉方程获得船体兴波阻力.通过对某油船在各航速下的阻力理论计算结果与船模试验值的比较表明,该方法计算速度快,经济性好,且预报精确度高,完全满足工程需要,可以在实际工程使用. 展开更多
关键词 阻力数值预报 势流理论 粘性流体理论 摩擦阻力 船体总阻力 兴波阻力 CFD
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浮体间距对多浮体系统水动力系数的影响 被引量:21
2
作者 吴广怀 沈庆 +1 位作者 陈徐均 吴培德 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2003年第4期29-34,共6页
根据三维线性势流理论,采用格林函数法,对多浮体系统的水动力系数进行了数值分析。数值算例中给出了在固定波频下水动力系数与浮体间相对位置关系曲线。水动力系数的变化幅度随着浮体间距离增大而变小。随着浮体间距的变化,水动力系数... 根据三维线性势流理论,采用格林函数法,对多浮体系统的水动力系数进行了数值分析。数值算例中给出了在固定波频下水动力系数与浮体间相对位置关系曲线。水动力系数的变化幅度随着浮体间距离增大而变小。随着浮体间距的变化,水动力系数极值的出现具有明显的规律,相邻的极大值(或极小值)的间距为半个波长或一个波长。 展开更多
关键词 多浮体系统 势流理论 水动力系数 格林函数法 浮体间距 海洋工程
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浮基多刚体系统动力分析 被引量:14
3
作者 陈徐均 沈庆 崔维成 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期139-143,共5页
引入浮体势流流固耦合理论和多刚体力学的凯恩方法对浮基多刚体系统进行动力分析。考虑入射规则波的影响和上部作业物体进行回转作业、升降作业的影响,建立了浮基多刚体系统的运动方程,讨论了浮基多刚体系统运动方程在三类情况下的求... 引入浮体势流流固耦合理论和多刚体力学的凯恩方法对浮基多刚体系统进行动力分析。考虑入射规则波的影响和上部作业物体进行回转作业、升降作业的影响,建立了浮基多刚体系统的运动方程,讨论了浮基多刚体系统运动方程在三类情况下的求解途径。 展开更多
关键词 多刚体系统 动力分析 浮基 凯恩方法 势流理论 流固耦合
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水深和药量的变化对水下爆炸气泡射流的影响研究 被引量:17
4
作者 张阿漫 姚熊亮 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期222-229,共8页
假设水下爆炸气泡脉动阶段的流场是无旋、不可压缩的理想流体,运用势流理论导出气泡边界面运动的控制方程,应用气泡动力学模型,用时边界积分法求解得到气泡等边界的变形及位置,在气泡坍塌后运用环状数值模型模拟气泡的非球状回弹,并开... 假设水下爆炸气泡脉动阶段的流场是无旋、不可压缩的理想流体,运用势流理论导出气泡边界面运动的控制方程,应用气泡动力学模型,用时边界积分法求解得到气泡等边界的变形及位置,在气泡坍塌后运用环状数值模型模拟气泡的非球状回弹,并开发了相应的计算程序,计算结果与精确解吻合很好。运用该文开发的程序计算自由场中环状气泡的运动,计算了流场中滞后流的速度以及压力随时间的变化,并讨论了水深和药量的变化对水下爆炸气泡坍塌形成的射流速度以及气泡脉动周期的影响,得到一些有规律性的曲线,旨在为相关水下爆炸气泡动态特性研究提供参考。 展开更多
关键词 气泡 边界积分 势流理论 射流 环状
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水平刚性面下方水下爆炸气泡垂向运动的理论研究 被引量:13
5
作者 方斌 朱锡 +1 位作者 陈细弟 张振华 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期345-350,共6页
为了研究边界面对水下爆炸气泡脉动的影响,根据势流理论建立了水平刚性面下方在浮力作用下作垂向运动的水下爆炸气泡的理论模型,编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度和压力的分布、气泡引起的载荷形式进行... 为了研究边界面对水下爆炸气泡脉动的影响,根据势流理论建立了水平刚性面下方在浮力作用下作垂向运动的水下爆炸气泡的理论模型,编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度和压力的分布、气泡引起的载荷形式进行了分析。结果表明此模型能够反映水下爆炸气泡和周围流体介质的运动规律,并能进行定量的计算。 展开更多
关键词 爆炸力学 气泡脉动 势流理论 水下爆炸气泡 水平刚性面边界
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海底输油管道底砂床冲刷机理研究 被引量:13
6
作者 吴钰骅 金伟良 +2 位作者 毛根海 张恩勇 粟京 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2006年第4期43-48,共6页
设计了海底输油管道水槽冲刷试验模型,研究了海底输油管道与砂床处于不同相对位置情况下床砂起动流速的变化,采用理想流体映射定理对其进行了理论分析,探讨起动流速变化规律。结合有限元数值模拟对试验进行细化分析,研究了海底管道底砂... 设计了海底输油管道水槽冲刷试验模型,研究了海底输油管道与砂床处于不同相对位置情况下床砂起动流速的变化,采用理想流体映射定理对其进行了理论分析,探讨起动流速变化规律。结合有限元数值模拟对试验进行细化分析,研究了海底管道底砂床砂粒起动的产生机理,根据研究结果将冲刷过程划分为五个阶段。阐明了海底管道暴露冲刷的危害性和实时监测的重要性。 展开更多
关键词 泥沙起动 海底输油管道 冲刷机理 理想流体 有限元数值模拟
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波浪中船体与液舱晃荡耦合运动的时域数值计算 被引量:16
7
作者 洪亮 朱仁传 +2 位作者 缪国平 范菊 李裕龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期635-641,647,共8页
为分析液舱流体晃荡对波浪中船体运动性能的影响,针对船体外流场与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用时域势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的时域运动方程.其中波浪中船体水动力和时延函数采用切片法和脉冲响... 为分析液舱流体晃荡对波浪中船体运动性能的影响,针对船体外流场与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用时域势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的时域运动方程.其中波浪中船体水动力和时延函数采用切片法和脉冲响应函数法计算获得,舱内液体非线性晃荡采用时域边界元法计算.对S175加载方形液舱在迎浪横浪等不同工况下液舱流体晃荡及其与船体运动耦合分别进行了计算模拟与验证研究.研究表明,在不出现液面破碎等强非线性现象时,能够给出较好的液舱流体晃荡波形和压力;耦合运动模拟结果能清晰地反映液舱晃荡对船体运动的影响,并准确给出船体有无加载液舱时共振频率的偏移现象;数值与试验结果吻合良好,并具有较高的计算效率,为设计载液船舶或减摇水舱等的前期设计提供了快速有效的分析方法和技术手段. 展开更多
关键词 船体运动时域 势流理论 液舱晃荡 运动耦合 脉冲响应函数 船体运动
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空投水雷入水冲击力仿真 被引量:14
8
作者 宋保维 杜晓旭 +2 位作者 孟锐 李家旺 邵成 《鱼雷技术》 2008年第3期6-8,12,共4页
基于不可压缩流体的非定常势流理论建立了空投水雷入水冲击力计算的数学模型,对水雷的入水冲击力进行了计算。仿真结果表明,入水冲击力的数量级是相当大的;最大入水冲击力随着入水速度的增大而迅速增大,与入水速度的平方成正比例关系;... 基于不可压缩流体的非定常势流理论建立了空投水雷入水冲击力计算的数学模型,对水雷的入水冲击力进行了计算。仿真结果表明,入水冲击力的数量级是相当大的;最大入水冲击力随着入水速度的增大而迅速增大,与入水速度的平方成正比例关系;最大轴向入水冲击力随着入水角度的增大而增大;最大法向入水冲击力随着入水角度的增大而减小。 展开更多
关键词 入水冲击力 空投水雷 势流理论
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大型海洋资料浮标的运动性能研究 被引量:14
9
作者 范秀涛 邵萌 +1 位作者 孙金伟 刘世萱 《海洋技术学报》 北大核心 2014年第1期29-32,共4页
运动性能是浮标设计中的关键问题之一。文中对直径10 m的圆盘型海洋资料浮标的运动性能进行了数值模拟和试验研究。建立了浮标的有限元模型,采用势流理论进行计算分析,获得了浮标运动响应的传递函数。通过对数值计算结果与模型试验结果... 运动性能是浮标设计中的关键问题之一。文中对直径10 m的圆盘型海洋资料浮标的运动性能进行了数值模拟和试验研究。建立了浮标的有限元模型,采用势流理论进行计算分析,获得了浮标运动响应的传递函数。通过对数值计算结果与模型试验结果进行比较,验证了数值计算方法的有效性。在此基础上,结合我国南海海区海况资料,应用谱分析法对其在极限海况下的运动响应进行了短期预报。该研究结果对浮标前期设计具有参考意义。 展开更多
关键词 资料浮标 势流理论 运动性能 传递函数 短期预报 模型试验
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井底漫流场数值模拟研究 被引量:5
10
作者 陈小榆 刘义军 +2 位作者 宋晓健 孟英峰 熊继有 《西南石油学院学报》 CSCD 2002年第1期84-86,共3页
理论研究、台架实验和现场经验表明 :井底流场的特性与钻井效率、钻井安全、钻头寿命等有着密切的关系。而喷嘴几何形状、喷嘴布置方式是决定井底漫流场是否合理的关键因素。为了发展有预见性的定量化井底流场研究技术 ,应用势流理论对... 理论研究、台架实验和现场经验表明 :井底流场的特性与钻井效率、钻井安全、钻头寿命等有着密切的关系。而喷嘴几何形状、喷嘴布置方式是决定井底漫流场是否合理的关键因素。为了发展有预见性的定量化井底流场研究技术 ,应用势流理论对井底漫流场进行了数值模拟。模拟结果与台架实验对比表明 ,井底漫流场数值 ,模拟能比较客观的反映不同喷嘴组合、不同侧倾角、不同后倾角条件下几股射流的相互作用情况 ,可为评价井底流场的优劣。 展开更多
关键词 石油钻井 油气井 井底漫流场 势流理论 射流 数值模拟
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基于动特性分析法的海上养殖平台多点系泊系统设计 被引量:10
11
作者 王绍敏 刘海阳 +3 位作者 郭根喜 陶启友 黄小华 胡昱 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期217-223,共7页
养殖平台是深水养殖过程中的浮式管理基站,对其在海面位置进行约束是正常使用的先决条件,系泊系统是平台安全且准确定位的关键所在。针对使用海域浅水深、多种限制条件下的小尺度、浅吃水海上养殖平台,对其系泊系统进行了设计,采用以三... 养殖平台是深水养殖过程中的浮式管理基站,对其在海面位置进行约束是正常使用的先决条件,系泊系统是平台安全且准确定位的关键所在。针对使用海域浅水深、多种限制条件下的小尺度、浅吃水海上养殖平台,对其系泊系统进行了设计,采用以三维势流理论及非线性时域耦合分析法的数值计算方法对其位移、锚泊系统预张力、最大张力等方面进行仿真校核。结果表明:浅水情况下,单一钢链的悬链式系泊系统和单一纤维绳的张紧式系泊系统不能满足该平台的系泊要求;重新设计的系泊系统采用1?6的布置方式可以较均匀分配环境载荷,系泊半径95 m的情况下,选用95 m(15 m锚链+80 m纤维绳)锚腿组成的系统较好地满足了该平台的系泊要求;通过验算,传统的悬挂小质量水泥块(约15 kg/块)的方式对所设计系泊系统的产生的效果不显著,不建议对设计的系泊系统增配质量;浅水效应对系泊系统安全性的影响以及系泊平台六自由度的运动响应情况还有待深入研究。 展开更多
关键词 水产养殖 计算机仿真 设计 养殖平台 势流理论 系泊系统
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基于势流理论的回转体并联入水双空泡演化动力学研究 被引量:10
12
作者 宋武超 魏英杰 +2 位作者 路丽睿 王聪 卢佳兴 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第22期307-322,共16页
两回转体并联入水过程中,双空泡在空间上相互干扰,使得单个入水空泡呈现非对称特性.本文基于势流理论,在现有二维轴对称入水空泡计算模型的基础上,对空泡干涉区域的三维流动进行简化,将相对流动对空泡发展的约束简化为约束势,分析了两... 两回转体并联入水过程中,双空泡在空间上相互干扰,使得单个入水空泡呈现非对称特性.本文基于势流理论,在现有二维轴对称入水空泡计算模型的基础上,对空泡干涉区域的三维流动进行简化,将相对流动对空泡发展的约束简化为约束势,分析了两回转体轴线内外两侧的空泡形态变化;基于非线性假设,引入影响函数,给出了空泡在三维空间演化的计算模型,并分析了同步并联入水过程空泡的三维演化特性.结果表明:回转体入水过程流场速度势可以看作由一个随回转体运动的点源和位于空泡轴线处的线源叠加产生;在并联入水过程中,双空泡演化在空间呈镜面对称,空泡间的相互扰动可以通过引入有势壁面进行分析;并联入水空泡半径随极角的变化与空泡截面所处深度有关,在靠近闭合点附近的抑制演化区空泡截面半径随极角的增大而逐渐减小,远离闭合点处的抑制演化区空泡截面半径随极角的增大而增大,空泡加权半径规律相反. 展开更多
关键词 势流理论 并联入水 非对称入水空泡 空泡演化模型
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垂直刚性面边界条件下水下爆炸气泡运动的理论研究 被引量:8
13
作者 方斌 朱锡 张振华 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2007年第2期81-85,共5页
为研究垂直边界面对水下爆炸气泡脉动的影响,根据势流理论建立了垂直边界面条件下水下爆炸气泡运动的理论模型,编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度及压力的分布、气泡引起的载荷形式进行了分析,结果表明,... 为研究垂直边界面对水下爆炸气泡脉动的影响,根据势流理论建立了垂直边界面条件下水下爆炸气泡运动的理论模型,编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度及压力的分布、气泡引起的载荷形式进行了分析,结果表明,此模型能够反映水下爆炸气泡和周围流体介质的运动规律,并能进行定量的计算。 展开更多
关键词 爆炸力学 势流理论 水下爆炸气泡 气泡脉动 垂直刚性面边界
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复杂地形条件下浮式栈桥运动响应的频域分析 被引量:9
14
作者 苗玉基 陈徐均 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期108-117,共10页
为了研究复杂地形条件下浮式栈桥的运动响应,并探讨波浪圆频率及浪向角等因素对浮式栈桥运动响应的影响。论文利用势流理论及波浪绕射/辐射理论对浮式栈桥所处流场的速度势进行了分析,并对复杂海底地形条件下浮式栈桥的运动特性进行了... 为了研究复杂地形条件下浮式栈桥的运动响应,并探讨波浪圆频率及浪向角等因素对浮式栈桥运动响应的影响。论文利用势流理论及波浪绕射/辐射理论对浮式栈桥所处流场的速度势进行了分析,并对复杂海底地形条件下浮式栈桥的运动特性进行了水池试验和数值模拟研究。基于水动力计算软件AQWA,将复杂海底地形作为一个潜体置于海底,进而考虑其与上部浮体及波浪的水动力干扰,从而建立了海底地形-浮式栈桥-波浪水动力耦合计算模型,模拟计算了浮式栈桥在复杂地形条件下的运动响应,并通过水池试验对数值计算结果进行了验证。结果表明,耦合计算模型能够较为准确地预报复杂地形条件下浮式栈桥的运动响应;复杂海底地形条件下浮式栈桥各桥节的运动响应有较显著的差异,且桥节RAOs随浪向角的变化曲线与平坦海底地形条件下的RAOs曲线有一定差异;浅水环境下海底地形对浮式栈桥运动响应和波浪传播特性的影响不能忽视。 展开更多
关键词 浮桥工程 运动响应 数值模拟 模型试验 势流理论
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势流计算在船舶型线优化改型中的适用性研究 被引量:9
15
作者 陈红梅 蔡荣泉 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2012年第S2期9-11,19,共4页
为了考察势流计算进行型线数值优化或改型的可能性或适用范围,通过6型船的CFD计算与模型试验对比分析,发现对于方形系数小于0.8的中高速船,采用势流理论的方法,可以快速、准确地分辨出不同型线设计方案的阻力性能优劣。这种方法有望成... 为了考察势流计算进行型线数值优化或改型的可能性或适用范围,通过6型船的CFD计算与模型试验对比分析,发现对于方形系数小于0.8的中高速船,采用势流理论的方法,可以快速、准确地分辨出不同型线设计方案的阻力性能优劣。这种方法有望成为一种高效的型线优化或改型技术手段。 展开更多
关键词 型线优化 势流理论 SHIPflow软件 适用性
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两船在波浪中耦合运动的三维频域理论研究(英文) 被引量:9
16
作者 王建方 李积德 蔡新功 《船舶力学》 EI 2003年第6期15-26,共12页
本文采用三维势流理论求解两船在波浪中相互干扰的耦合运动。基于源分布方法,两船船体表面被划分成若干面元,在每一面元上进行等源强分布。为了验证该理论以及算法的可行性,计算了有限水深中两圆柱的水动力干扰,其数值计算结果与其他理... 本文采用三维势流理论求解两船在波浪中相互干扰的耦合运动。基于源分布方法,两船船体表面被划分成若干面元,在每一面元上进行等源强分布。为了验证该理论以及算法的可行性,计算了有限水深中两圆柱的水动力干扰,其数值计算结果与其他理论结果吻合较好。其次计算了两船在波浪中无航速与有航速情况的水动力干扰,其结果与单船结果以及双船试验结果进行比较。同时深入研究了纵横向间距以及航速变化对水动力干扰的影响,得出间距与航速不仅是水动力干扰的重要参数,而且对两船中的小船影响尤为重要。本文的研究提出了一种有效而又简单的方法预报两船在波浪中的耦合运动,为分析海上航行补给所涉及的水动力问题提供了有效的手段。 展开更多
关键词 两船耦合运动 三维频域理论 源分布方法 干扰效应 海上航行补给
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频域内海洋资料浮标水动力特性的仿真研究 被引量:8
17
作者 张继明 范秀涛 +2 位作者 赵强 李选群 郑珊珊 《山东科学》 CAS 2015年第4期8-13,共6页
为研究海洋资料浮标的水动力特性,建立了频域内的运动微分方程,并基于势流理论,仿真了浮标模型在波浪中的运动,与模型水池试验结果进行比较,发现在共振区域内仿真结果的误差较大。为提高仿真精度,利用模型的横摇衰减试验,获得了浮标模... 为研究海洋资料浮标的水动力特性,建立了频域内的运动微分方程,并基于势流理论,仿真了浮标模型在波浪中的运动,与模型水池试验结果进行比较,发现在共振区域内仿真结果的误差较大。为提高仿真精度,利用模型的横摇衰减试验,获得了浮标模型的阻尼系数,并对仿真模型的阻尼矩阵进行修正。修正后的仿真结果与试验结果对比,仿真精度大为提高,平均误差不超过3%,满足工程应用的要求。 展开更多
关键词 浮标 势流理论 水池试验 横摇阻尼 横摇衰减试验
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单个三维气泡的动力学特性研究 被引量:6
18
作者 张阿漫 姚熊亮 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期107-112,186,共6页
模拟了单个气泡在重力场作用下动态特性,假设流场为无粘、无旋且不可压的理想流体,采用三角形单元离散流场边界,并用边界积分法求解流场,用Mixed-Eulerian-Lagrangian方法模拟气泡的演化,并在必要的时候采用三维光顺方法对气泡表面及其... 模拟了单个气泡在重力场作用下动态特性,假设流场为无粘、无旋且不可压的理想流体,采用三角形单元离散流场边界,并用边界积分法求解流场,用Mixed-Eulerian-Lagrangian方法模拟气泡的演化,并在必要的时候采用三维光顺方法对气泡表面及其速度势分布进行光顺,使计算程序更准确,更稳定。在分析过程中,将本文三维模型的计算结果与Rayleigh-Plesset气泡模型及试验数据进行对比分析,三维模型的计算值与精确解及实验数据吻合很好,表明本文方法及计算模型具有较高的精度,并通过对比改变不同物理参数时对气泡运动周期及射流速度的影响,得出一些规律性的曲线,旨在为相关的水下气泡动力学分析提供参考。 展开更多
关键词 气泡 边界积分 势流理论 射流 光顺 三维
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考虑间隙水体阻尼修正的过驳双船系统动力响应研究
19
作者 刘利琴 刘依伦 +2 位作者 王岭 郭颖 孟春蕾 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期856-865,共10页
利用阻尼修正的势流理论对过驳双船系统进行研究。建立了过驳双船系统CFD数值计算模型,通过在双船间隙自由水面施加粘性阻尼盖的方法对势流理论进行修正。对双船过驳系统在考虑与不考虑修正两种情况下的时域结果进行对比分析,结果表明:... 利用阻尼修正的势流理论对过驳双船系统进行研究。建立了过驳双船系统CFD数值计算模型,通过在双船间隙自由水面施加粘性阻尼盖的方法对势流理论进行修正。对双船过驳系统在考虑与不考虑修正两种情况下的时域结果进行对比分析,结果表明:双船各自由度的运动响应以及各系缆护舷的受力,在不计及粘性修正时的计算结果皆高于修正后的结果,因而考虑流体粘性的修正是非常必要的。 展开更多
关键词 过驳系统 粘性修正 时域分析 势流理论
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扩散弯道合理流型的设计研究 被引量:6
20
作者 陶峰 陈珏 《能源技术》 2002年第4期147-150,共4页
对通风机后接辅助通流元件扩散弯道进行了较为系统的研究 ,指出了现用的几种扩散弯道阻力较大的原因在于它们的边壁形式不能较好地满足气流在其中的无分离流动 ,并应用模型试验和势流理论分析研究了气流在其中的流场分布状况 ,得出了一... 对通风机后接辅助通流元件扩散弯道进行了较为系统的研究 ,指出了现用的几种扩散弯道阻力较大的原因在于它们的边壁形式不能较好地满足气流在其中的无分离流动 ,并应用模型试验和势流理论分析研究了气流在其中的流场分布状况 ,得出了一种具有较为合理边壁流型形式的扩散弯道 ,经过模型对比吹风试验 。 展开更多
关键词 扩散弯道 流型 热流理论 风机扩散器 通流元件 矿井通风设备
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