三维被动摆动水翼对波浪滑翔机推进动力的性能研究 被引量：10

1

作者 胡峰 赵文涛 +3 位作者 黄琰 俞建成 赵宝德 崔健 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期243-249,共7页

针对水翼在波浪滑翔机运动中对本体产生的推进动力的预报问题,利用CFD分析软件Star-CCM+中的平面运动机构(PMM)模块,对水翼翼板在波浪滑翔机主体随浪升沉过程中产生的升沉和绕自身旋转轴被动摆动的耦合运动过程进行三维模拟。通过对运... 针对水翼在波浪滑翔机运动中对本体产生的推进动力的预报问题,利用CFD分析软件Star-CCM+中的平面运动机构(PMM)模块,对水翼翼板在波浪滑翔机主体随浪升沉过程中产生的升沉和绕自身旋转轴被动摆动的耦合运动过程进行三维模拟。通过对运动过程中水翼产生的推进动力进行分析,探究水翼的波浪参数(波高、周期)和结构参数(展弦比)等对水翼推进性能的影响。研究发现,在相同波高下,水翼摆动角速度与波浪周期成反比;水翼的前向平均推力系数与周期的平方成反比、与波高值近似成二次项比例关系;展弦比增加可以增大翼板的平均推力系数,但增加幅度不大。 展开更多

关键词 波浪滑翔机 三维水翼 推进动力 耦合运动 波浪参数 结构参数

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近自由面三维水翼的水动力时域分析(英文) 被引量：3

2

作者 陈庆任 叶恒奎 管延敏 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第12期1331-1339,共9页

基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法计算了近自由面条件下的三维水翼的势流场。其中在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。影响系数中的奇异积分及非奇异积分都采用一种... 基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法计算了近自由面条件下的三维水翼的势流场。其中在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。影响系数中的奇异积分及非奇异积分都采用一种精确积分的方法计算。文中确定了计算模型和参数,给出了不同航速、展长及浸深下的数值计算结果,并与相关文献结果进行了对比,证实了该方法是一种可靠、有效的时域算法。 展开更多

关键词 三维水翼 自由面 RANKINE源 偶极子 时域 精确积分

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近自由面三维水翼的水动力分析及试验研究 被引量：3

3

作者 陈庆任 叶恒奎 +2 位作者 杨向晖 冯大奎 管延敏 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第10期1115-1120,共6页

采用面元法对近自由面三维水翼进行势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用非线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满... 采用面元法对近自由面三维水翼进行势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用非线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。文中给出了数值计算模型的参数,对于不同浸深、不同航速和不同攻角下的水翼,计算了水翼表面上的压力分布,水翼的阻力和升力及自由表面波形。数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,文中方法可用于水翼优化设计、近自由面振动翼运动及水翼船兴波等问题的研究。 展开更多

关键词 自由面 三维水翼 RANKINE源 偶极子 时间步进法 水动力试验

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质量静矩和惯性矩对水翼流致振动及噪声影响的数值研究 被引量：3

4

作者 刘龙 张怀新 姚慧岚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期213-221,244,共10页

采用URANS方法数值计算了具有两个自由度三维刚性水翼的流致振动和声辐射问题,三维刚性水翼的振动是通过解刚性体的运动方程的方式实现,流场在Fluent里用k-ω SST湍流模型计算。进行了网格无关性验证和时间步长的验证,并和相关的试验结... 采用URANS方法数值计算了具有两个自由度三维刚性水翼的流致振动和声辐射问题,三维刚性水翼的振动是通过解刚性体的运动方程的方式实现,流场在Fluent里用k-ω SST湍流模型计算。进行了网格无关性验证和时间步长的验证,并和相关的试验结果以及Theodorsen非定常理论的结果进行了对比,计算结果具有较高的吻合度;重点计算了质量静矩和质量惯性矩对振动以及振动临界状态的影响,并且计算了不同振动状态下的声辐射问题。计算结果表明,质量静矩和质量惯性矩对水翼的振动有较大的影响,而水翼的振动会使噪声大幅增加。 展开更多

关键词 三维水翼 流致振动 声辐射

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粘性流中的近水面三维水翼水动力特性数值分析 被引量：1

5

作者 谢宜 郑义 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2011年第2期22-26,35,共6页

采用有限体积法、RNGk-ε湍流模式对二维及三维水翼近水面航行水动力进行了数值模拟,并与模型试验结果进行了比较分析。结果表明:当水翼浸深与弦长之比大于1时,数值计算方法与试验结果一致,且三维计算精度略高于二维。初步研究了NACA241... 采用有限体积法、RNGk-ε湍流模式对二维及三维水翼近水面航行水动力进行了数值模拟,并与模型试验结果进行了比较分析。结果表明:当水翼浸深与弦长之比大于1时,数值计算方法与试验结果一致,且三维计算精度略高于二维。初步研究了NACA2410水翼在粘性流中近水面航行时升力、阻力特性随攻角、浸深、速度变化的规律,指出该型水翼以Fnc=1.65在近水面航行时有利攻角约为6°、浸深比小于1时,随着傅汝德数的增大,水翼的升力表现出强非线性。 展开更多

关键词 三维水翼 自由水面 浸深 有限体积法

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应用基于MPI的混合粒子群算法的三维水翼优化设计(英文)

6

作者 张赫 徐玉如 蔡昊鹏 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第9期977-985,共9页

提出一种三维水翼的优化设计方法。方法应用混合粒子群算法(HPSO)与边界元法相结合进行三维水翼的优化和性能计算工作、应用多级罚函数法解决水翼设计这一多约束、多变量的优化问题。基于免疫理论和惯性权值非线性递减策略的混合微粒群... 提出一种三维水翼的优化设计方法。方法应用混合粒子群算法(HPSO)与边界元法相结合进行三维水翼的优化和性能计算工作、应用多级罚函数法解决水翼设计这一多约束、多变量的优化问题。基于免疫理论和惯性权值非线性递减策略的混合微粒群算法,能够有效抑制算法早熟收敛,平衡全局和局部搜索能力。优化设计过程中,水翼的剖面形状、攻角及展弦比作为设计变量,给定的压力分布形式、升阻力系数作为设计约束或设计目标。混合粒子群算法通过划分子种群、应用基于MPI通信机制的并行计算来实施,最大限度减小了计算时间。设计算例表明了文中提出的三维水翼优化设计方法收敛速度快、计算时间短、有效可行。 展开更多

关键词 三维水翼 优化设计 混合粒子群算法 边界元法 MPI

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三维水翼片空泡尺度效应研究

7

作者 蒲汲君 熊鹰 赵核毓 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第12期30-34,共5页

针对三维水翼的片空泡尺度效应问题,建立LES湍流模型对三维水翼的片空泡生成情况进行计算研究。模拟了片空泡在一个周期内的生成和脱落过程,空泡计算结果与试验做了详细对比,发现LES湍流模型的计算结果与实验结果吻合较好,能较为完整的... 针对三维水翼的片空泡尺度效应问题,建立LES湍流模型对三维水翼的片空泡生成情况进行计算研究。模拟了片空泡在一个周期内的生成和脱落过程,空泡计算结果与试验做了详细对比,发现LES湍流模型的计算结果与实验结果吻合较好,能较为完整的显示片空泡的脱落过程。研究了来流速度和模型尺度的变化对片空泡产生的影响,发现速度对初始片空泡数基本无影响,而模型尺度对片空泡的形成和发展有影响,但该影响并不大。在此基础上推导了新的初始片空泡数的尺度效应公式。 展开更多

关键词 三维水翼 片空泡 尺度效应

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三维水翼云空泡非定常特性数值分析及试验验证 被引量：6

8

作者 刘登成 洪方文 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2010年第6期721-726,共6页

采用Singhal空化模型和修改的κ-εRNG湍流模型,数值模拟了三维扭曲水翼非定常空泡流动及其云空泡的动态脱落,空泡形态、流场等定性结果与相应的试验结果进行了比较。预报的回射流和侧射流的流动特性,以及云空泡的动态脱落的主要特征与... 采用Singhal空化模型和修改的κ-εRNG湍流模型,数值模拟了三维扭曲水翼非定常空泡流动及其云空泡的动态脱落,空泡形态、流场等定性结果与相应的试验结果进行了比较。预报的回射流和侧射流的流动特性,以及云空泡的动态脱落的主要特征与试验结果相一致。计算结果表明,对于外形为凸形的片状空泡,侧射流是片状空泡脱落的主要原因。 展开更多

关键词 空泡流 三维扭曲水翼 非定常特性 数值分析

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绕三维扭曲水翼云空化形成及演化的试验研究 被引量：5

9

作者 曹彦涛 彭晓星 +1 位作者 张国平 徐良浩 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期485-491,共7页

水翼上云空化形成及演化的过程是一个极其复杂的非定常过程。文章利用高速摄影技术,以横截面为NACA16012的三维扭曲水翼为研究对象,在一定的攻角和空化数下,对云空化的产生和演化过程进行了试验观察。结果显示,云空化的产生与回射流有关... 水翼上云空化形成及演化的过程是一个极其复杂的非定常过程。文章利用高速摄影技术,以横截面为NACA16012的三维扭曲水翼为研究对象,在一定的攻角和空化数下,对云空化的产生和演化过程进行了试验观察。结果显示,云空化的产生与回射流有关,不同结构的回射流造成片空化脱落的机制不同。云空化具有复杂的三维结构,试验证实了云空化中旋涡结构的存在。分析表明,云空化的发展与U型涡结构的形成和演化密切相关。 展开更多

关键词 三维扭曲水翼 云空化 试验观察 U型涡结构

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绕三维扭曲水翼非定常空泡脱落特性的数值研究 被引量：3

10

作者 曹友铨 胡常莉 王学德 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第30期307-313,共7页

为了进一步探究绕三维扭曲水翼空化流动结构的非定常演变特性,基于均质流模型,采用大涡模拟(LES)方法,并耦合Zwart空化模型对绕扭曲水翼(NACA0009)的非定常空化流动进行了数值计算。结果表明:与试验结果对比发现,该数值计算方法可以很... 为了进一步探究绕三维扭曲水翼空化流动结构的非定常演变特性,基于均质流模型,采用大涡模拟(LES)方法,并耦合Zwart空化模型对绕扭曲水翼(NACA0009)的非定常空化流动进行了数值计算。结果表明:与试验结果对比发现,该数值计算方法可以很好地捕捉到绕NACA0009水翼的非定常空泡形态的演变过程,且计算得到的水翼升力系数的时均值及其特征频率均与实验值吻合较好。非定常空泡的脱落过程分为主脱落和二次脱落两个阶段,主脱落过程表现为大尺度空泡团的断裂,呈U型结构卷起并脱落,此时水翼表面的附着空泡呈凹形结构。随着时间的推移,附着空泡的两侧发生小尺度空泡团的二次脱落,产生局部高压,抑制了当地空泡的生长速度,从而使附着空泡由凹形结构逐渐发展为凸形结构。 展开更多

关键词 非定常空化 空泡脱落 三维扭曲水翼 大涡模拟

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亚格子模型对三维扭曲水翼空化现象的影响 被引量：1

11

作者 何朋朋 李子如 +1 位作者 张孝旺 贺伟 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第3期187-195,共9页

[目的]旨在探究三维扭曲水翼空化数值模拟中网格密度及亚格子模型的适应性问题。[方法]为此,使用大涡模拟(LES)方法和Schnerr-Sauer(S-S)空化模型对Delft Twist11N三维扭曲水翼的非定常空化流场进行数值模拟,重点研究3套不同密度的网格... [目的]旨在探究三维扭曲水翼空化数值模拟中网格密度及亚格子模型的适应性问题。[方法]为此,使用大涡模拟(LES)方法和Schnerr-Sauer(S-S)空化模型对Delft Twist11N三维扭曲水翼的非定常空化流场进行数值模拟,重点研究3套不同密度的网格和WMLES,SL,WALE这3种亚格子模型对Delft Twist11N水翼空化演变过程、空化脱落频率及时均升阻力系数等的影响。[结果]结果表明:适当的网格加密形式既能够捕捉到较多的细小空泡脱落、马蹄形云空泡的初生与溃灭等非定常空化演变现象,又能够获得具有较高精度的空泡脱落频率、时均升阻力系数和时均压力分布。相较于WMLES和SL亚格子模型,WALE亚格子模型较好地捕捉到了片空泡及云空泡的演变,在预报空泡脱落频率、时均升阻力系数及压力系数方面精度较优。[结论]因此,推荐采用基于WALE亚格子模型的LES方法进行非定常云状空化的数值模拟。 展开更多

关键词 三维扭曲水翼 云状空泡 大涡模拟 亚格子模型 网格密度

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三维串列水翼的性能

12

作者 栾长久 王天奎 《舰船力学情报》 1994年第6期25-37,共13页

关键词 三维串列水翼 船舶 性能

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