考虑粘性作用情况下船在船厢中运动的水动力学分析

从根据浅水特性在垂直方向所平均化的N-S方程出发,利用有限元计算船舶进出船厢时的水动力学过程和船舶运动过程中的升沉、纵倾及船舶与厢底的最小间隙.由于在平均过程中保留了粘性项,同时产生了底摩擦项,使得到的数学方程更接近真实物理问题,另一方面也增加数值计算的稳定性.本文提出了随非惯性系一起运动的开边界的辐射条件.关于压力的求解,在船底与自由表面分别利用压力泊松方程求压力及自由表面利用连续方程求波高的求解方法.由针对三峡升船机的数值模拟的计算结果看,计算结果合理,计算方法稳定.     

三峡升船机船—水—厢耦合系统的非线性有限元时域计算

根据三峡升船机船厢的受力特点，在船厢的纵剖面上建立了非线性水波方程和船—水—厢的耦合运动方程。对非线性水波方程利用摄动理论进行分解得到一阶方程和二阶方程，然后运用伽辽金法得到耦合的有限元离散方程，结合精细积分法进行时域计算。计算采用平面八节点等参单元，并给出了若干算例。     

床面固体颗粒圆柱绕流的试验现象观察

本文介绍了床面固体颗粒随水流绕过圆柱体时，将在圆柱周围的床面上形成一个无粒子运动区的试验现象。水槽试验结果表明，当固体颗粒的粒径减小时，无粒子区的范围将增大；无粒子区的范围随圆柱直径的增大而增大；水流条件的变化直接影响着床面固体颗粒的运动情况，同无粒子区的形成、消失及范围大小有密切的关系。根据试验资料，结合量纲分析，建立了无粒子区的无量纲经验关系式     

基于强度表征的混凝土脆性指标影响因素研究

借鉴岩石脆性指标的评价方法，依据峰值抗压强度和残余抗压强度对混凝土脆性指标进行了计算．讨论了粗骨料粒径和试样形状对混凝土脆性指标的影响，分析了抗压强度、峰值应变、单位体积吸收能、破碎分形维数与脆性指标的关联．结果表明：棱柱体试样的脆性指标均比同粒径的圆柱体试样脆性指标高；棱柱体试样与圆柱体试样的脆性指标均随粗骨料粒径的增大、抗压强度的降低而呈增大趋势；棱柱体试样与圆柱体试样的脆性指标均随峰值应变的减小、单位体积吸收能的减小和破碎分形维数的减小而增大．     

附加质量变化率在航行体出水过程中的影响研究

航行体出水运动过程中,附加质量逐渐减小,在一些研究其出水运动的模型中,只考虑了随状态变化的附加质量值,而没有充分考虑附加质量的变化过程。本文通过建立航行体出水运动物理模型和对航行体出水过程的受力分析,构建了出水过程的动力学方程。为了更加准确模拟航行体出水情况,在进行理想流体作用力求解时,引入附加质量变化率研究附加质量在出水过程中的变化以及对出水过程的影响。通过对数学模型的仿真分析表明,在计算模型中考虑附加质量变化率能显著提高模型的计算精度。     

两圆柱体结合面的接触热导分形模型研究

基于三维分形理论，在考虑微凸体的弹性变形、弹塑性变形和塑性变形的基础上，建立了两圆柱体结合面接触热导分形模型。通过数值仿真，分析了分形维数，分形尺度参数、圆柱体曲率半径和接触类型对接触热导的影响。研究结果表明：接触热导随着分形维数的增大而增大，随着分形尺度参数的增大而减小；相同参数下，内接触比外接触的接触热导要大；此外，当固定其中一个圆柱体的曲率半径时，随着另一个圆柱体曲率半径的增大，接触热导增大。该模型为开展齿轮等曲面接触热导的研究提供了理论基础。     

奇性校正特解场法计算任意点应力和位移

本文将边界应力积分方程中的强奇性边界积分化为Ｃａｕｃｈｙ主值积分，证明了该主值积分的存在性，并给出它在变量替换中的比尺附加项显式；运用刚体位移法和单位应力场法将强奇性主子块和应力奇性系数矩阵表为同行副子块的线性组合，再配用极坐标变换和适当的数值求积计算各副子块。本法无论对平面问题还是空间问题，是光滑边界点、侧棱点还是角点，有限域或无限域，受载还是变温，都一概适用，而且可以扩展用来计算近边界点，公式统一，程序通用，数值效果良好。     

带空泡航行体附加质量的数值研究

基于雷诺平均N-S方程和均匀平衡流多相流模型对带半圆球空化器的航行体进行数值模拟,通过捕捉升力曲线来计算不同空化数下的附加质量λ22.研究发现航行体的空泡长度随着空化数的增加而减小,其附加质量系数λ22随着空泡长度的增加而增加,变化关系可以根据空泡长度分为三段.此外,对于做摇荡运动的航行体,升力系数的振荡幅值与附加质量λ22的变化呈正相关关系;同时,响应相对于激励具有滞后效应,并在小空化数时对λ22的计算结果产生较大影响.     

低雷诺数下弹性圆柱体涡激振动及影响参数分析

利用Fluent软件数值求解不可压缩粘性流体的N-S方程,研究均匀来流Re=200时弹性圆柱体的涡激振动.圆柱体运动简化为质量-弹簧-阻尼系统,将Newmark-β方法代码写入用户自定义函数(UDF)求解运动方程,柱体与流体间的非线性耦合作用通过动网格技术实现.详细分析了涡激力系数、柱体位移特征值和尾流涡结构随频率比的变化关系,获得"相位开关"、"拍"等现象.考虑流向振动对横向振动影响时,圆柱体最大横向振幅为0.65倍直径.当固定频率比,而质量比或折合阻尼增大时,圆柱体流向与横向振动均呈非线性衰减趋势,但增大质量比对流向平均位移的偏离起到更好的控制效果.     

电磁极宽度对圆柱绕流场影响的数值分析

在雷诺数Re=200的情况,利用Maxwell方程直接数值计算表面包覆电极与磁极圆柱体产生的电磁力分布,将其加入到动量方程中,在各种电磁力作用参数和电磁极宽度的组合下,对表面覆盖电磁极圆柱体在弱电解质中的绕流场结构及其升阻力特性进行了数值模拟与分析.结果表明,当电磁极宽度较小时,圆柱体绕流场的分离点越容易接近后驻点,而电磁力对总阻力的影响并不明显,但对压差和摩擦阻力均有明显影响.当电磁极宽度较大时,圆柱体尾部区域越容易产生射流现象,而且总阻力随电磁力作用参数和电磁极宽度增大而减小.在电磁力尚不足以完全抑制周期性涡脱落的情况下,升力幅值随电磁力作用参数增大而减小,但随电磁极宽度则先减小后略有增加,升力脉动频率则均随电磁力作用参数和电磁极宽度增大而增加.研究表明,电磁力可以有效地改善圆柱体绕流场结构,达到减小圆柱体阻力并抑制其脉动升力之目的,因此是圆柱型结构的一种有效流动控制手段.     

三维结线动力无穷元

构造一 亲的半解析结线动力无穷元。这种单元摆脱了一般离散型无穷元的形式,将衰减函数分别定义在无穷向结线上,从而不仅可同时考虑多种波动（Ｒ波、Ｐ波、Ｓ波）形式,而且对于不同介质,不必通过改变节点坐标分布的形式实现介质间的过渡,而直接以结线上参数的改变来实现。因而可以更好地模拟无穷波动场,使用起来为更方便,更容易推广。     

面元法求解有限水深船舶兴波及水底压力变化

应用势流理论中的格林函数方法计算了船舶定常运动的水动力参数,将有限水深Kelvin移动兴波源格林函数分解成三部分:简单Rankine源集合、局部扰动项和波函数项。在亚临界和超临界航速时,采用不同的积分顺序来消除被积函数的奇异性。利用面元法在船体表面上分布Kelvin源,计算了有限水深下船体表面的源强、压力分布及表面兴波,比较了有限与无限水深结果的区别和联系,进一步求解了船舶航行时引起的水底压力变化,计算结果与实验测量结果吻合良好。     

船舶碰撞数值仿真的附加质量模型

根据船舶碰撞的运动滞后和局部损伤特性 ,采用附加质量处理流体 结构耦合作用 ,用详细的有限元模型表达撞击船首和被撞船侧的直接涉撞区结构 ,而将非碰撞区的船体结构视为刚体 ,形成一个附加质量模型用于碰撞仿真计算。附加质量模型不仅建模工作量小 ,而且CPU时间也大大减少。算例表明 ,附加质量模型与流固耦合模型的分析结果具有良好的一致性 ,可以满足一般的工程精度要求。     

全平衡钢索提升式升船机组合结构自振特性

提出了全平衡钢索提升式升船机组合结构的动力模型。在多重子结构分析中利用子空间迭代完成了整体组合结构的自由振动计算，同时对升船机运行系统的稳定性进行了分析和讨论。     

自由面势流问题的域外奇点边界元法及其数值误差分析

讨论了域外奇点边界元法在自由面势流问题计算中的作用，并以连续及离散Fourier分析对该方法(就m阶面元的一般情况)进行数值误差分析，导出了计及面元阶数、奇点至自由面垂向距离、配置点移动、差分格式等因素影响的数值误差一般表达式。从理论上证明了自由面势流问题计算中采用域外奇点法可改善离散产生的数值色散误差并能结合配置点前移(向上游)等方法以数值满足辐射条件。     

直立码头前船波浪力耦合计算模型

建立了外域用Boussinesq方程、内域用刚体运动方程的直立码头前二维船剖面波浪力的时 域计算耦合模型，内域与外域在交界面的匹配条件是流量连续和压力相等. 进行了相关模型 实验，并把计算结果与实验结果进行了对比. 推导了船体与水底和直立码头之间间隙内流体 运动的自振频率，研究了间隙内流体运动的共振现象.     

Heat transfer in specularly reflecting tubes

Heat exchange inside a specularly reflecting tube is analysed. Expressions are obtained for heat transfer between cross-sections, between incremental wall annuli, between finite wall annuli, and combinations of the above. The expressions are related to the angle factor for opposed discs, but are infinite summations; they are easily evaluated, requiring some 20 emissivity terms. The basic disc-to-disc expression also represents the fraction of radiation leaving a disc that is still propagating at some distance along the tube, including reflection. Special case results are obtained for the radiant loss from double and single ended holes. For the practical application considered, it was found that conduction and radiation could be treated separately, permitting evaluation of a radiation loss factor for a specularly reflecting tube between two heat reservoirs     

特大型桥梁钢套箱防撞性能研究及碰撞过程推理

以优化特大型桥梁防撞钢套箱防撞效果为目标,对防撞钢套箱的设计构造、尺寸、钢板厚度等进行参数分析,探讨了钢套箱构造及钢板厚度等对防撞效果的影响规律,并对钢套箱与船舶碰撞过程进行推理．结果表明：合理地选取钢套箱的结构形式及尺寸,并使其刚度与碰撞船艏相匹配,可有效地减少对基础的局部破坏,使防撞钢套箱发挥更大的防撞效果．     

Transient response of a ship to an abrupt flooding accounting for the momentum flux

Numerical non-linear time domain simulation method for damaged ship motions is presented. Floodwater motion modelling is based on the lumped mass method with a moving free surface. The ship and floodwater motions are fully coupled. The variation of the floodwater mass is accounted for. A model to account for the flooding ingress transporting the momentum is presented. The experiments of abrupt flooding have shown that the ship may experience the first large roll towards the undamaged side, especially when a large undivided compartment is flooded. The presented time domain model is validated against the experimental data on the roll damping of the flooded ship and transient flooding. Two different initial stability conditions and two different compartment layouts are studied. Viscous dissipation of the floodwater motions is modelled with an equivalent friction coefficient. The impact of the viscous damping is studied. Transient flooding tests show that the inflow momentum has to be accounted for when the undivided compartment is flooded. The simulation model is capable of capturing the impact of the inflooding jet and the first roll on the opposite side of the damage is reproduced.     

港口非线性波浪耦合计算模型研究

建立了外域用差分法求解高阶Boussinesq方程、内域用边界元法求解Laplace方程的二维船 非线性波浪力时域计算的耦合模型. 研究了该类耦合模型的匹配条件、耦合求解过程和内域、 外域公共区域长度的确定. 该耦合模型计算结果与只用边界元求解Laplace方程模型的计算 结果和实验结果对比表明，该耦合模型不仅计算精度高，而且计算效率快，适用于研究较大 区域内波浪对物体的非线性作用.