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自由面碎冰浮冰环境高速入水动力学特性 被引量:3
1
作者 张润东 段金雄 +1 位作者 孙铁志 张桂勇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期100-112,I0002,共14页
为了研究碎冰环境下航行体高速入水过程中的空泡流场演化、航行体动力学响应以及碎冰载荷特性等规律,基于任意拉格朗日-欧拉方法建立了碎冰环境下的航行体高速入水流固耦合计算模型,并与高速入水试验、冰材料三点弯矩试验对比验证了方... 为了研究碎冰环境下航行体高速入水过程中的空泡流场演化、航行体动力学响应以及碎冰载荷特性等规律,基于任意拉格朗日-欧拉方法建立了碎冰环境下的航行体高速入水流固耦合计算模型,并与高速入水试验、冰材料三点弯矩试验对比验证了方法的有效性和冰材料模型的可靠性。利用构建完成的高速入水流固耦合计算模型重点研究了碎冰以及碎冰间隙对航行体入水过程流场、动力学参数以及载荷的影响。研究结果表明:碎冰的存在对航行体入水后的水面抬升以及产生的飞溅演化存在抑制作用;碎冰环境下航行体的入水冲击载荷显著增加,其过程相较于无冰环境具有更大的动能损耗,但其砰击载荷持续时间与无冰环境入水过程一致;入水形成的飞溅冠连续性随着碎冰间隙的增加而增加,一定碎冰间隙范围内,航行体瞬时砰击载荷与间隙大小呈负相关关系,间隙足够大时,砰击载荷变化相对较小。 展开更多
关键词 流固耦合 任意拉格朗日-欧拉方法 碎冰环境 高速入水 数值模拟
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非定常空化涡旋结构演化及压力波机制的研究 被引量:1
2
作者 王子豪 孙铁志 张桂勇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期22-31,145,共11页
压力波机制是空化流动机制的一种,压力波的产生和传播是空化不稳定的重要来源。基于可压缩流体求解器和分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)研究了三维水翼空化流动。结果表明,压力波是由先前脱落的云空泡溃灭产生的,其传播过程... 压力波机制是空化流动机制的一种,压力波的产生和传播是空化不稳定的重要来源。基于可压缩流体求解器和分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)研究了三维水翼空化流动。结果表明,压力波是由先前脱落的云空泡溃灭产生的,其传播过程会导致片状空泡的收缩和水翼表面高压力脉冲。压力波的产生会强烈扰乱涡旋的运动,水翼表面上的稳定涡旋结构被卷起,并且被小尺度涡旋结构所替代。采用动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法分析流场特征,压力波效应和附着片状空泡的演变占据了流场的主要能量。 展开更多
关键词 非定常空化 可压缩 涡旋结构 压力波 动力学模态分解(DMD)
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内波环境下水下滑翔机流场与载荷特性分析
3
作者 邹丽 赵涛 +2 位作者 马鑫宇 孙铁志 王振 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1519-1526,共8页
为保障水下滑翔机的作业安全,本文采用k-Epsilon湍流模型,结合自定义场函数建立了密度分层流体中水下滑翔机的流场与载荷特性分析的CFD模型。结果表明:水下滑翔机在工作时不能忽略内波的影响。当滑翔机经过内孤立波时,滑翔机所处的流场... 为保障水下滑翔机的作业安全,本文采用k-Epsilon湍流模型,结合自定义场函数建立了密度分层流体中水下滑翔机的流场与载荷特性分析的CFD模型。结果表明:水下滑翔机在工作时不能忽略内波的影响。当滑翔机经过内孤立波时,滑翔机所处的流场流速会增大,涡量也会明显增大;当滑翔机接近交界面时,滑翔机受到的升力和俯仰力矩变化趋势增大,远离交界面时,阻力会逐渐增大;当滑翔机的俯仰角增大时,其受到的阻力幅值会减小,升力幅值变化较小,俯仰力矩的幅值增大。本文揭示了内波环境下水下滑翔机的流场与载荷特性,对经典式水下滑翔机的设计以及作业时遭遇内孤立波的水动力响应预测具有重要的理论和工程意义。 展开更多
关键词 内孤立波 水下滑翔机 数值模拟 载荷特性 速度场 涡量场 潜深 俯仰角
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导管螺旋桨水动力特性仿真分析
4
作者 陆德顺 孙铁志 张桂勇 《船舶》 2023年第6期102-110,共9页
为探究导管对螺旋桨水动力特性的影响机理,该文基于RANS方法选用SST k-ω湍流模型,对有无导管、导管与螺旋桨是否共轴转动、不同截面形状导管的设计方案进行数值计算,对比分析了不同设计方案下流场结构特征、螺旋桨水动力特性的差异。... 为探究导管对螺旋桨水动力特性的影响机理,该文基于RANS方法选用SST k-ω湍流模型,对有无导管、导管与螺旋桨是否共轴转动、不同截面形状导管的设计方案进行数值计算,对比分析了不同设计方案下流场结构特征、螺旋桨水动力特性的差异。计算结果表明:导管的存在能够降低螺旋桨净推力而增大总推力,且能够降低扭矩;导管随螺旋桨共同转动,会使扭矩大幅增加;导管的截面形状对螺旋桨水动力特性的影响主要集中在截面厚度和尾缘收缩率上,厚度变化导致前缘段线形变化,对净推力影响较大;尾缘收缩率会导致尾缘段线形变化,对推力影响较小,反而会使扭矩增大。基于以上结果,初步明确了导管对螺旋桨水动力特性的影响规律,为后续导管推进器的设计提供了支撑。 展开更多
关键词 螺旋桨 导管 截面厚度 尾缘收缩率
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水下超空泡流动问题数值计算研究综述
5
作者 孙铁志 王世晟 +1 位作者 谢勃汉 许昊 《水下无人系统学报》 2023年第3期349-364,共16页
超空泡技术能够减小航行体阻力、提高航速,是水下高速航行体的关键技术之一。文中对国内外水下超空泡数值计算研究状况进行了综述,介绍了水下超空泡数值计算方法,主要包括理论模型求解方法及数值仿真方法。其中理论模型求解方法从势流... 超空泡技术能够减小航行体阻力、提高航速,是水下高速航行体的关键技术之一。文中对国内外水下超空泡数值计算研究状况进行了综述,介绍了水下超空泡数值计算方法,主要包括理论模型求解方法及数值仿真方法。其中理论模型求解方法从势流理论出发,分别发展了主要针对二维水翼的自由流线理论、线性理论及可进行三维超空泡形状计算的独立膨胀原理。目前大部分超空泡数值仿真基于计算流体动力学有限体积法。其中多相流和湍流模型对仿真结果影响显著,通过结合空化、声学模型等,能够突破势流理论的限制,在考虑多相流、传质以及黏性情况下进行不同构形水下航行体超空泡流动及载荷预报。文中同时基于超空泡计算的自然空化数、通气参数、来流条件和几何构型4个典型影响因素,介绍了数值计算研究的相关进展,这些影响因素的变化均会改变超空泡整体形态,其中通气参数和来流条件还会影响超空泡尾部闭合模式。 展开更多
关键词 超空泡 数值计算 空化 水下减阻
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楔形物体在静水与波浪中自由入水砰击试验研究 被引量:7
6
作者 邹丽 李振浩 +2 位作者 孙铁志 马伟佳 裴玉国 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2019年第1期1-11,共11页
通过自由落体的入水方式,分别在静水和规则波中开展了两种不同横剖面的曲面楔形体入水砰击问题试验研究。使用高速摄像系统记录楔形体入水过程流场演变和运动特性,采用加速度传感器和压力传感器进行数据的动态采集。试验结果表明,在静... 通过自由落体的入水方式,分别在静水和规则波中开展了两种不同横剖面的曲面楔形体入水砰击问题试验研究。使用高速摄像系统记录楔形体入水过程流场演变和运动特性,采用加速度传感器和压力传感器进行数据的动态采集。试验结果表明,在静水中入水时,外凸剖面楔形体入水砰击后模型两侧的射流飞溅比反曲剖面更剧烈,而在楔形体前端的水面以下部分形成的气腔更小;在规则波中入水时,对于相同模型,在波峰和上跨零点相位下模型入水砰击后两侧的射流飞溅比在波谷相位更剧烈。相同工况时,反曲剖面模型所受砰击的加速度峰值和压力峰值更小;在相同的入水速度下,对于相同模型,波浪载荷和砰击载荷的共同作用会使模型所受砰击压力显著增大。 展开更多
关键词 规则波 曲面楔形体 波浪入水 砰击 外凸剖面 反曲剖面 流固耦合
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分层流体孤立子模型的实验重现及流场分析 被引量:5
7
作者 邹丽 马鑫宇 +2 位作者 李振浩 孙铁志 于宗冰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期263-270,共8页
针对内孤立波的波形特征描述,可以采用孤立子模型作为其数学表达。为重现及深入研究孤立子模型,采用不相溶的两层流体,建立小型水槽进行内孤立波生成演化试验,并结合PIV测量技术,实现对其流动特征的捕捉和分析。结果表明:实验工况中速... 针对内孤立波的波形特征描述,可以采用孤立子模型作为其数学表达。为重现及深入研究孤立子模型,采用不相溶的两层流体,建立小型水槽进行内孤立波生成演化试验,并结合PIV测量技术,实现对其流动特征的捕捉和分析。结果表明:实验工况中速度场呈现顺时针的涡旋形式,上层流体质点运动速度大于下层流体质点运动速度,波谷附近涡量最大。本实验生成的内波与MCC方程的孤立子行波解吻合良好,满足孤立波条件,可为理论内孤立波的伴生流场提供实验依据及特征补充。 展开更多
关键词 内波水槽 分层流体 孤立子 内孤立波 PIV技术 MCC方程 速度场 涡量场
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回转体高速倾斜入水的流场特性及结构响应 被引量:12
8
作者 高英杰 孙铁志 +3 位作者 张桂勇 尤天庆 殷志宏 宗智 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期98-110,共13页
回转体高速入水过程涉及液体和固体的耦合作用,是一个复杂的非线性、非定常过程。为研究回转体高速入水的结构动响应及流场演变规律,本文中基于STAR-CCM+和ABAQUS平台,建立了回转体高速入水的双向流固耦合数值模型,开展了不同入水速度... 回转体高速入水过程涉及液体和固体的耦合作用,是一个复杂的非线性、非定常过程。为研究回转体高速入水的结构动响应及流场演变规律,本文中基于STAR-CCM+和ABAQUS平台,建立了回转体高速入水的双向流固耦合数值模型,开展了不同入水速度的回转体高速倾斜入水流固耦合数值计算。结果表明:数值计算的入水速度、位移曲线和空泡形态与实验结果良好吻合,验证了流固耦合方法的有效性;回转体倾斜高速入水的载荷先集中在触水部分边缘处,后集中于回转体底部中心处;流固耦合方法的入水冲击载荷峰值小于刚体的,弹性回转体的载荷曲线产生明显波动;撞水阶段,回转体空泡呈现不对称形态,随着入水加深,空泡不对称性变弱;入水速度60 m/s下,空泡发生表面闭合,回转体入水初速度越快,空泡表面闭合越晚;冲击载荷与入水速度有关,入水速度越大,峰值出现越早,震荡越明显,速度超过100 m/s时,回转体产生塑性形变。 展开更多
关键词 回转体 高速入水 流固耦合 流场 载荷
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开放空腔壳体倾斜入水运动特性试验研究 被引量:8
9
作者 路中磊 孙铁志 +1 位作者 魏英杰 王聪 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期263-273,共11页
基于高速摄像试验方法,研究了开放空腔壳体的倾斜入水运动特性,重点分析了开放空腔结构引起的空泡流动特征和壳体运动规律.通过试验数据分析了开放空腔内气体运动将引起独特的空泡流动和阶段性的运动规律,探讨了初始入水速度、入水姿态... 基于高速摄像试验方法,研究了开放空腔壳体的倾斜入水运动特性,重点分析了开放空腔结构引起的空泡流动特征和壳体运动规律.通过试验数据分析了开放空腔内气体运动将引起独特的空泡流动和阶段性的运动规律,探讨了初始入水速度、入水姿态对入水弹道和空泡形态等运动特征的影响.结果表明:开放空腔壳体入水空泡出现阶段波动演化现象,并先后经历两次闭合;入水空泡演化改变流体动力分布,直接影响壳体运动方式,进而改变水下弹道特征;空腔内部形成相对独立流场环境和开放端周期性流动,在重力作用下液体对空腔内下侧壁面作用力较大,加剧壳体偏转,从而改变入水运动过程的稳定性;随着入水速度的增大,空泡波动特征逐渐明显,闭合时间延迟,非对称深闭合引起的横向位移减小,但偏转角度与入水速度无关;随着初始姿态倾角减小,空泡波动程度减弱、闭合时间延迟,偏转角速度增大,闭合引起的横向位移增大. 展开更多
关键词 开放空腔壳体 倾斜入水 入水弹道 空泡形态
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球体入水空泡演变和运动特性影响试验研究 被引量:3
10
作者 王恒 孙铁志 +2 位作者 路中磊 张桂勇 宗智 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期88-96,共9页
为了探究表面粗糙度对球体入水空泡演变及运动特性的影响,基于实验室开放水槽试验系统,选取了5种表面粗糙度的球体,使用高速摄像机记录入水过程,并得到了各个球体的入水空泡、喷溅的演变过程以及运动特性的变化。发现入水空泡和喷溅的... 为了探究表面粗糙度对球体入水空泡演变及运动特性的影响,基于实验室开放水槽试验系统,选取了5种表面粗糙度的球体,使用高速摄像机记录入水过程,并得到了各个球体的入水空泡、喷溅的演变过程以及运动特性的变化。发现入水空泡和喷溅的闭合都会给球体一个负方向的加速度。通过对比不同表面粗糙度球体的位移、速度、加速度曲线,发现表面粗糙度最大的球体在砰击阶段结束后,其速度会明显小于其他球体,并且表面粗糙度对球体运动的影响主要体现在入水早期。分析了上述各球体的入水空泡闭合后,与自由面相连的空泡的收缩运动,发现其收缩速度和加速度曲线均会出现极大值点,呈现出球体表面粗糙度越大出现得越早的趋势。 展开更多
关键词 表面粗糙度 入水 空泡演变 运动特性
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基于ALE方法的航行体高速入水缓冲降载性能数值研究 被引量:15
11
作者 魏海鹏 史崇镔 +2 位作者 孙铁志 鲍文春 张桂勇 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期112-123,共12页
针对航行体高速入水过程中的降载问题,设计了缓冲组件模型,并采用有限元任意拉格朗日-欧拉(ALE)的流固耦合方法,建立精确数值计算模型,对安装缓冲组件的航行体高速入水问题进行数值计算分析,获得入水过程中缓冲罩壳与缓冲泡沫的动态破... 针对航行体高速入水过程中的降载问题,设计了缓冲组件模型,并采用有限元任意拉格朗日-欧拉(ALE)的流固耦合方法,建立精确数值计算模型,对安装缓冲组件的航行体高速入水问题进行数值计算分析,获得入水过程中缓冲罩壳与缓冲泡沫的动态破坏过程及航行体运动参数,从而分析不同缓冲方案的缓冲性能。结果表明已设计的缓冲组件在航行体入水时能够吸收一定的冲击能量发生破坏并及时脱离航行体,同时缓冲泡沫的分层设计改变了缓冲罩壳的破坏方式,使罩壳破坏时间提前;撞水时在罩壳的头部与预设沟槽处会出现明显的应力集中,并且罩壳的沟槽设计能有效的引导其破坏形态,分层后的缓冲泡沫不易完全破坏,出现了二次缓冲的现象;缓冲组件使航行体入水速度曲线变化更加平缓,相同时间内航行体位移更大,分层缓冲泡沫方案降载率可达73.2%,缓冲效果较单层泡沫方案更好。 展开更多
关键词 高速入水 缓冲性能 流固耦合 变形破坏
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回转体头部通气入水流场演化与载荷特性数值预报研究 被引量:1
12
作者 王世晟 鲍文春 +2 位作者 韩敬永 孙铁志 张桂勇 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期50-60,共11页
为探究周向通气对回转体入水表面载荷的影响,基于VOF(volume of fluid)模型和Realizable k-ε两层湍流模型,开展了周向通气回转体低速入水流场演化数值预报和表面载荷特性分析。通过将数值预报的空泡形态与试验结果相对比,验证了所采用... 为探究周向通气对回转体入水表面载荷的影响,基于VOF(volume of fluid)模型和Realizable k-ε两层湍流模型,开展了周向通气回转体低速入水流场演化数值预报和表面载荷特性分析。通过将数值预报的空泡形态与试验结果相对比,验证了所采用的数值方法的有效性,并分析了不同通气率对空泡形态、流场特性和表面载荷特性的影响。结果表明,通气会改变回转体入水空泡演化过程以及侧壁表面压力,在通气作用下空泡第一次脱落时间延缓,并且通气气体流向空化器后方负压区,改善了空化器后方的负压情况;其次,通气气体在通气口附近形成了明显的涡结构,之后与壁面处由空化器形成的涡融合,增强了空泡中部的涡流强度;最后,通气率越大,空泡闭合时间越晚,空泡体积越大,尾部空泡越不容易发生脱落,同时通气会减缓回转体表面的压力波动,通气率越大压力波动越小。综合分析可以认为,侧向通气对于回转体低速入水流场及表面载荷特性有一定的改善作用。 展开更多
关键词 回转体 头部通气 入水 流场演化 表面载荷
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跨介质航行器波浪环境入水流场演变和运动特性研究 被引量:5
13
作者 史崇镔 张桂勇 +1 位作者 孙铁志 宗智 《宇航总体技术》 2020年第3期34-44,共11页
跨介质航行器是一种既可以在空中飞行又可以在水下潜航的新概念航行器,基于仿生学原理,提出一种通过改变外形实现水空介质跨越的航行器模型,通过入水试验装置和计算流体动力学方法,对航行器带攻角从空气到水的介质跨越过程进行了试验和... 跨介质航行器是一种既可以在空中飞行又可以在水下潜航的新概念航行器,基于仿生学原理,提出一种通过改变外形实现水空介质跨越的航行器模型,通过入水试验装置和计算流体动力学方法,对航行器带攻角从空气到水的介质跨越过程进行了试验和数值仿真研究,得到了跨介质入水过程航行器的运动姿态和入水空泡形态,并通过数值仿真得到了航行器的升力、阻力、速度和加速度演化规律。同时基于数值模拟方法对有波浪情况和静水情况下航行器入水过程空泡演变以及运动特性进行对比。结果表明:提出的航行器构型在水中具有较好的姿态调整能力,波浪的有无和波高的不同都会对航行体入水运动特性造成影响。 展开更多
关键词 跨介质航行器 入水 流场演变 运动特性
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不同头型回转体低速垂直入水砰击特性试验 被引量:3
14
作者 陆响晖 王子豪 +2 位作者 邹丽 孙铁志 李永刚 《中国海洋平台》 2020年第3期27-32,共6页
对流线型和平头型低速回转体不同初速度下垂直入水空泡特性进行试验,用高速摄像机拍摄入水过程。讨论初速度和头型对回转体入水空泡形态和运动特性的影响。结果表明:随着入水速度的增加,空泡的闭合长度增加;尾部空泡溃灭速度加快,尾部... 对流线型和平头型低速回转体不同初速度下垂直入水空泡特性进行试验,用高速摄像机拍摄入水过程。讨论初速度和头型对回转体入水空泡形态和运动特性的影响。结果表明:随着入水速度的增加,空泡的闭合长度增加;尾部空泡溃灭速度加快,尾部闭合射流加剧,从而导致产生的喷溅圆冠气泡增大,溃灭产生的反射水柱高度及宽度也增大;回转体达到匀速运动时的速度和空泡闭合所需时间增大;流线型头部回转体产生的空泡较小;空泡的溃灭时间小;流线型头部回转体达到匀速运动时的速度明显比平头回转体大,但是达到匀速运动时的时间更长。 展开更多
关键词 回转体 低速 垂直入水 空泡演变
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头部流线型回转体倾斜入水砰击流场和运动特性试验研究 被引量:1
15
作者 李志雨 王恒 +2 位作者 孙铁志 王振 赵建 《鲁东大学学报(自然科学版)》 2020年第1期28-34,共7页
针对流线型回转体倾斜入水问题开展了试验研究,选取了3种回转体的入水角度,分别为45°,60°,75°,根据试验结果对入水空泡、喷溅皇冠的形态以及回转体的运动特性和受力情况进行了分析.试验结果表明,回转体入水角度增大会对... 针对流线型回转体倾斜入水问题开展了试验研究,选取了3种回转体的入水角度,分别为45°,60°,75°,根据试验结果对入水空泡、喷溅皇冠的形态以及回转体的运动特性和受力情况进行了分析.试验结果表明,回转体入水角度增大会对喷溅皇冠的抑制作用减弱,使喷溅皇冠的体积增大,同时使得入水空泡在迎水侧和背水侧壁面的不对称性减弱.入水角度越大时回转体尾部空泡的形成时刻越晚,当入水角度足够小时头部与尾部的附着空泡会分别脱落.回转体入水角度越大,在水中运动时所受的合力越小,加速度也越小.相较于头部为流线型时,回转体头部为平面时会发生更剧烈的流动分离. 展开更多
关键词 回转体 砰击 入水角度 流场特性 运动特性
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基于一方程转捩模型的狭缝冲击射流传热数值模拟
16
作者 黄华坤 张桂勇 +1 位作者 孙铁志 宗智 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期144-149,共6页
[目的]由于冲击射流现象涉及层流—湍流转捩、极强的逆压梯度和分离流问题,导致传统湍流模型无法对其准确预测。为了研究湍流模型在多种条件下的鲁棒性,[方法]采用基于转捩机理的一方程转捩模型,预测以局部努塞尔数(Nu)来衡量的狭缝冲... [目的]由于冲击射流现象涉及层流—湍流转捩、极强的逆压梯度和分离流问题,导致传统湍流模型无法对其准确预测。为了研究湍流模型在多种条件下的鲁棒性,[方法]采用基于转捩机理的一方程转捩模型,预测以局部努塞尔数(Nu)来衡量的狭缝冲击射流的传热特征。在冲击距离范围为4≤H/B≤9.2时,对稳态和脉动冲击射流传热问题进行研究。[结果]结果表明,在H/B=4时,一方程转捩模型准确地捕捉了受转捩影响的局部努塞尔数第2峰值的大小和位置;在H/B=9.2时,该模型避免了大多数传统雷诺时均模型(RANS)中出现的假第2峰值,获得了更符合实验结果的传热分布规律。[结论]在较大的H/B范围内,一方程转捩模型能够准确预测狭缝冲击射流的传热分布,表现出良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 冲击射流 努塞尔数 鲁棒性 传热 转捩模型
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流激格栅孔腔自噪声特性数值计算研究 被引量:2
17
作者 孙铁志 谢勃汉 +2 位作者 苗天丞 姜宜辰 丁言义 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期235-243,共9页
当水流流经水下航行体表面开孔时会产生随机的压力脉动并辐射噪声,为了研究流激水下航行体表面开孔自噪声特性和近场辐射噪声特性,基于大涡模拟和声学类比相结合的数值计算方法建立了数值预报模型,通过与文献中试验对比辐射噪声的一阶... 当水流流经水下航行体表面开孔时会产生随机的压力脉动并辐射噪声,为了研究流激水下航行体表面开孔自噪声特性和近场辐射噪声特性,基于大涡模拟和声学类比相结合的数值计算方法建立了数值预报模型,通过与文献中试验对比辐射噪声的一阶主频和二阶主频,验证了数值计算方法的有效性。基于建立的流激带格栅短开孔浅腔自噪声及辐射噪声预报方法,开展了有无格栅以及两种格栅类型对孔腔内流场特性、格栅处压力脉动声压级、距孔腔中心1 m处辐射噪声和去流段湍流压力脉动波数-频率谱的影响研究。结果分析表明,在该研究工况中无格栅孔腔内自噪声较小,格栅对辐射噪声有明显抑制效果,而倾斜格栅的抑制效果较好。 展开更多
关键词 大涡模拟 流激孔腔 格栅 流噪声 波数-频率谱
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基于消涡整流片的潜艇伴流场优化
18
作者 吴桂彬 张桂勇 +1 位作者 孙铁志 肖启航 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期67-73,共7页
针对潜艇主附体交界处产生的马蹄涡对尾部伴流场的不均匀性有强烈影响,导致潜艇螺旋桨产生振动和噪音的问题,基于数值模拟方法,以SUBOFF潜艇模型作为研究对象,重点分析了不同安装位置及尺寸的消涡整流片对马蹄涡的抑制效果.对于只带围... 针对潜艇主附体交界处产生的马蹄涡对尾部伴流场的不均匀性有强烈影响,导致潜艇螺旋桨产生振动和噪音的问题,基于数值模拟方法,以SUBOFF潜艇模型作为研究对象,重点分析了不同安装位置及尺寸的消涡整流片对马蹄涡的抑制效果.对于只带围壳的潜艇模型(AFF-2),当整流片的长度为100 mm且高度为25 mm时,整流效果较好.将设计的整流片方案应用于全附体潜艇模型(AFF-8),使得尾部桨盘面伴流不均匀性降低25%~80%,说明整流片的安装位置和结构尺寸是影响尾部伴流场不均匀度的主要因素. 展开更多
关键词 潜艇 马蹄涡 数值模拟 消涡整流片 伴流不均匀度
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碎冰环境下通气航行体出水流场演化及载荷特性研究
19
作者 张松 林威 +1 位作者 孙铁志 段金雄 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期155-166,共12页
为探究碎冰对水下航行体出水过程的影响,基于计算流体动力学方法,结合重叠网格技术和接触耦合算法,建立了水下航行体与冰-水混合物相互作用的数值模型。考虑航行体与海冰的碰撞作用,对航行体穿越冰-水混合物的出水过程开展数值模拟,并... 为探究碎冰对水下航行体出水过程的影响,基于计算流体动力学方法,结合重叠网格技术和接触耦合算法,建立了水下航行体与冰-水混合物相互作用的数值模型。考虑航行体与海冰的碰撞作用,对航行体穿越冰-水混合物的出水过程开展数值模拟,并与已有的试验数据进行对比,验证了该方法的合理性。基于建立的数值计算方法,开展了有碎冰和无碎冰工况下航行体出水过程中的运动特性和流场演化研究。研究表明,碎冰的存在使流场演化更加剧烈,改变了通气空泡的演化过程和溃灭形式,航行体的运动特性和表面载荷演化与碎冰的关联较为密切。 展开更多
关键词 航行体出水 碎冰环境 流场演化 载荷特性
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Computational modeling of cavitating flows in liquid nitrogen by an extended transport-based cavitation model 被引量:6
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作者 sun tiezhi MA XiangFu +1 位作者 WEI YingJie WANG Cong 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第2期337-346,共10页
Developing a robust computational strategy to address the rich physical characteristic involved in the thermcdynamic effects on the cryogenic cavitation remains a challenge in research. The objective of the present st... Developing a robust computational strategy to address the rich physical characteristic involved in the thermcdynamic effects on the cryogenic cavitation remains a challenge in research. The objective of the present study is to focus on developing mod- elling strategy to simulate cavitating flows in liquid nitrogen. For this purpose, numerical simulation over a 2D quarter caliber hydrofoil is investigated by calibrating cavitation model parameters and implementing the thermodynamic effects to the Zwart cavitation model. Experimental measurements of pressure and temperature are utilized to validate the extensional Zwart cavi- tation model. The results show that the cavitation dynamics characteristic under the cryogenic environment ale different from that under the isothermal conditions: the cryogenic case yields a substantially shorter cavity around the hydrofoil, and the pre- dicted pressure and temperature inside the cavity are steeper under the cryogenic conditions. Compared with the experimental data, the computational predictions with the modified evaporation and condensation parameters display better results than the default parameters from the room temperature liquids. Based on a wide range of computations and comparisons, the extension- al Zwart cavitation model may predict more accurately the quasi-steady cavitation over a hydrofoil in liquid nitrogen by pri- marily altering the evaporation rate near the leading edge and the condensation rate in the cavity closure region. 展开更多
关键词 extended transport.based cavitation model liquid nitrogen thermodynamic effects cavitating flows
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