近水面三维物体水动力导数的数值模拟

本文用压力波方法求解了近水面三维物体作操纵运动的水动力导数,运动可以是大幅度的,但自山面条件是线性的。整个问题由自由面上分布偶极子和物面上布置源汇来模拟以后,就可以分解为自由面上布有压力的压力波解和无限流场的绕     

近水面细长体的兴波问题

本文采用细长体假定,把三维的定常兴波问题化为沿船长步进的二维不定常兴波问题,自由面条件是非线性的。二维问题的计算应用边界元法,非线性的自由面条件用拉格朗日法表示,用有限差分近似。作为例子,本文计算了细长回转体的近水面兴波问题,细长比ε=D/L=0.10,绘出了波形、细长体的升力系数和阻力系数随Froude 数变化的曲线。为检验数值计算的合理性,进行了细长回转体模型的PMM 试验。试验结果与数值结果比较吻合。     

椭圆余弦波对薄物体的透射与反射的解析研究

应用渐近匹配法得到椭圆余弦波在二维薄浮体上透射与反射的解析解,给出了透射波波高和相位变化的规律以及反射波的特性,并探讨了浮体与水底间间隙及波长对椭圆余弦波透射与反射的影响.     

用近场声学测量信息可视化多个三维障碍物的一种快速算法

提出了用点声源散射场的近场信息来可视化多个三维障碍物的一种简单快速算法,它是通过利用一个线性方程组的解的三维等值线图来实现这种可视化的.这个算法的一个特别吸引人的性质是,它避开了迭代技术的应用,而且不需要关于障碍物的任何几何和物理的先验信息.此外,它只需要散射场在测量表面的某个有限范围中若干个观测点处的近场测量信息,就能得到障碍物的一个很理想的可视化.数值算例保证了这个可视化算法是有效和实用的 关键词： 声散射 反问题 物形反演     

阶梯状来流中立管的涡激振动响应预报

将变参数受拉柔性梁的有限元模态分析与涡激振动预报结合在一起,建立了变参数柔性立管的横向涡激振动预报模型,考虑到海洋立管的模态信息与涡激振动响应高度耦合,为合理计算附加质量对模态信息的影响,模态分析与涡激振动响应预报迭代进行.其中,使用有限元方法对立管进行模态分析,考虑了质量、拉力、抗弯刚度沿立管轴向的变化;在此基础上,涡激振动响应计算在各个模态上分别进行.在出现多模态参与的情况时,比较各模态的振幅,对模态受力进行折减.与近期阶梯状来流作用下立管涡激振动实验结果的比较显示,本文模型是有效的.     

带自由面三维船体周围粘性流场的数值模拟

采用有限体积法通过求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程,数值模拟了包括兴波的三维船体周围的粘性流场,湍流模式使用了子网络尺度模式(SGS)和Baldwin-Lomax模式相结合的混合模式.对于自由表面的处理,应用了任意拉格朗日-欧拉方法,网格采用了不仅与物体表面贴体,而且与自由表面贴体的动网络,即随着自由表面的变化要不断重新划分网格.虽然此方法需要很长的计算时间,但能较好地描述船体的兴波情况.计算了系列60船模在Fn=0.316,Re=1.9×106时带自由面的粘性流场,计算结果与试验结果吻合较好.     

椭圆余弦波在垂直薄楔上的绕射

本文讨论了非线性浅水波在薄楔上的绕射问题.在波的反射可以忽略时,控制水波动运的二维Boussinesq方程简化成抛物型方程.作为一个算例,文中数值求解了椭圆余弦波行经垂直薄楔时的绕射影响和演化过程.计算表明,非线性浅水波在薄楔上的绕射也存在“马赫茎”效应.     

船舶流体力学中若干逆问题的研究

在船舶流体力学中，给定物体（船、桨、附体或其组合体），要求确定其在不同的运行状态和环境条件下的某种性能（如阻力、运动等等）或周围的流场，这种问题称为正问题．与此相反，若给定物体的性能要求或场的信息，寻求满足要求的物体，就是逆问题．本文通过船舶流体力学中若干逆问题（如给定表面速度分布时螺旋桨桨叶剖面设计、轴对称物体设计等等）的介绍和讨论，对逆问题研究的特殊性、实用性及可能的发展方向作简要的评述．     

流体通过涡激振动机翼的声辐射研究

为了有效地降低涡激噪声,研究了粘性流体通过涡激振动机翼的声辐射。采用Navier-Stokes方程描述二维机翼的流固耦合运动,用弹簧系统代替实际固体变形产生的回复力和力矩,翼型的运动是两个自由度,即垂直于来流的振荡和转动振荡;为了模拟涡激振动,机翼的初始攻角取得比较大,以便产生周期性的旋涡脱落及周期性的流体动力,后者与弹簧系统相耦合,引起振动,用Lighthill声比拟方法研究了由此引起的声辐射。计算结果表明:当涡脱频率和机翼的固有的振动频率一致时,发生锁定的现象,此时的声辐射达到最大。     

有限深水中平台脚柱纵荡和纵摇的流体动力系数计算

在文[1]中,作者用流场中速度势的特征函数展开式及流场匹配法求得了平台脚柱在有限深水域中作垂荡运动时的流体动力系数(附加质量和阻尼系数).本文则是文[1]所述方法的推广,获得了脚柱纵荡和纵摇时的流体动力系数.从计算结果与三维源汇分布法的计算结果相比较,可见本文的计算方法提供的结果是相当精确的,耗费的计算机时则大为降低.