Vibration reduction of floating elastic plates in surface waves

Based on dynamical theories of water waves and dynamics of Mindlin thick plates,the investigation of the wave-induced responses and the vibration reduction of an elastic floating plate are presented using the Wiener-Hopf technique.Without regard to the case of elastic connector,the calculated results obtained by the present method are in good agreement with those from the literature and the experiment.It can be shown that the present method is valid.Relations between the spring stiffness to be used to connect the sea bottom and the floating plate and the parameters of wave-induced responses of floating plates are investigated using the present method.Therefore, these results can be used as theoretical bases for the design stage of super floating platform systems.     

通气超空泡稳定性分析的一种数值算法

根据Logvinovich独立膨胀原理发展了一种用于计算非定常通气超空泡形态的计算方法,并运用该方法对通气超空泡形态稳定性进行了数值仿真研究. 研究表明:Semenenko提出的稳定性判据可以有效判定通气超空泡形态稳定性,当超空泡处于判据的稳定区域时,超空泡表面形成的扰动波在扰动停止一段时间后消失,超空泡恢复到初始形态;当超空泡处于判据的不稳定区域时,超空泡发生自激振荡,超空泡表面形成的扰动波振幅逐渐增大,导致超空泡形态与内部压力发生周期性或准周期性振荡.      

通气超空泡形态控制方法的数值模拟

根据Logvinovich独立膨胀原理发展了一种用于非定常通气超空泡形态的计算方法,并运用该方法对通气超空泡形态控制进行了数值仿真.研究表明:调整流场压力、模型速度、空化器阻力系数对超空泡长度的控制范围较大,响应速度较快;调整通气量对超空泡长度控制范围较小,响应速度较慢;此外改变超空泡内部模型的尺度和结构也可以对通气超空泡形态进行控制.     

细长体后部非定常超空泡研究

采用积分方程方法,研究了轴对称细长体后部非定常超空泡问题.应用时间有限差分离散化方法,对积分方程进行了求解.以细长锥体空化器为例,文中分别给出了当锥角和空化数改变(简称扰动)时,空泡长度和形状的变化规律.当流场周期扰动时,分析计算了超空泡的尺度变化.分别采用本文方法和理论公式,对空泡长度与空化数的关系曲线进行了对比.数值结果表明,扰动周期越短,空泡长度的变化越小;在相同的扰动频率下,空泡越长,时间滞后越长;空泡长度相同时,扰动频率越高,时间滞后越长.在高频脉冲扰动下,有脉冲波形沿着空泡表面传播,其传播速度为来流速度.在周期小扰动情况下,扰动波形沿着空泡表面传播,传播速度也是来流速度.本文得到的数值结果为水下航行体空化器的分析和设计提供参考作用.     

空化器参数对超空泡形成和发展的影响

为了探索超空泡的生成机理和形态变化规律，依据其产生方式，进行了自然超 空泡高速射弹试验和通气超空泡水洞试验研究. 分析了超空泡的生成过程和空化器参数对形 成超空泡的临界空化数和通气系数门限值的影响. 研究了超空泡形态尺寸变化的特性，空化 器直径和线型对自然和通气超空泡的形态尺寸有相类似的影响规律：超空泡尺寸随着空化器 直径的增加而增加；在相同条件下，钝头空化器要比圆锥形空化器更容易形成超空泡；相对 较小的直径空化器很难形成透明的通气超空泡，其主要原因是自然空化数没有降到足够低. 此外，研究表明空化器直径对通气超空泡的细长比的影响较大，这与对自然超空泡形态的影 响不相同. 最后，对空化器的未来研究发展进行了展望.     

SPH后处理研究

提出一套相对完整的光滑粒子流体动力学(SPH)后处理方法.凸区域和严重变形的非凸区域上的SPH计算结果都可用该方法处理.首先,对SPH粒子集进行Delaunay三角化,可得到由粒子作为节点的三角单元集;根据每个单元中三个节点是否彼此为粒子作用对,决定是否将该单元从单元集中删除.将保留下的单元作为有限单元并利用它们节点上的函数值,根据有限元插值方法即可得单元内部任何一点的函数值.根据该方法,可提取介质的自由表面.数值算例表明方法可行.对含固体壁面、严重粒子飞溅、多重介质互相作用的情况,提出相应对策;为SPH以至其它无网格方法形成较通用的后处理软件提供可行的途径.     

通气超空泡形态稳定性的数值模拟研究

根据Logvinovich空泡截面独立膨胀原理发展了一种用于计算非定常通气超空泡形态的计算方法,并运用该方法对通气超空泡形态稳定性进行了数值模拟研究。研究表明:模型速度,气体弹性,通气率,泄气率,流场压力、模型后体和空化器阻力系数都会对通气超空泡形态稳定性产生影响。不同类型和不同方式的扰动对通气空泡形态稳定性的影响不同,通气超空泡在受到扰动后表现出时间滞后性和振荡特性。     

水波中弹性浮板的减振问题研究

基于线性水波理论和Mindlin厚板动力学理论,采用Wiener-Hopf方法,分析研究了水面上弹性浮板对水波的动响应及其减振问题．首先,在不考虑弹性联接情况下,将分析计算结果与前人的计算结果及实验数据进行了对比,验证了该方法的有效性．其次,基于该方法分析了连接浮板与水底的弹簧刚度与浮板振动响应各参数之间的关系,从而为超大型浮台系统的设计提供理论依据．