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含水气界面水动力噪声计算方法研究与应用进展综述 被引量：5
1
作者 于连杰 赵伟文 万德成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第5期85-102,共18页
含水气界面水动力噪声是船海工程结构物经常遇到的一类典型重要噪声,具有机理复杂、声源形式多样、传播影响因素众多等特点。含水气界面水动力噪声与自由面相互作用,受空化、水气泡混合流等影响,对舰船的隐蔽性造成很多负面影响,具有重... 含水气界面水动力噪声是船海工程结构物经常遇到的一类典型重要噪声,具有机理复杂、声源形式多样、传播影响因素众多等特点。含水气界面水动力噪声与自由面相互作用,受空化、水气泡混合流等影响,对舰船的隐蔽性造成很多负面影响,具有重要的研究意义。分别从自由面噪声、空化噪声和水气泡混合流噪声3个方面进行介绍,并阐述相应噪声的计算方法以及在噪声计算时需要考虑的关键问题和目前所采用的解决方案。最后,展望未来的研究发展方向。 展开更多
关键词 水动力噪声 自由面流动 空化 水气泡混合流
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船海结构物水气泡混合流机理及数值模拟方法研究进展 被引量：2
2
作者 张晓嵩 和康健 万德成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第3期1-28,共28页
水气泡混合流是船海工程结构物与周围流体剧烈作用产生的一种复杂流动,具有时空尺度跨越大、生成演化影响因素众多等特点,其与船舶和海洋工程流场相耦合会对多种结构物性能产生影响,具有很强的研究意义。为此,从机理探索和数值模拟方法... 水气泡混合流是船海工程结构物与周围流体剧烈作用产生的一种复杂流动,具有时空尺度跨越大、生成演化影响因素众多等特点,其与船舶和海洋工程流场相耦合会对多种结构物性能产生影响,具有很强的研究意义。为此,从机理探索和数值模拟方法两方面分别阐述相关的研究进展。在机理探索方面,重点介绍目前对其生成演化机理的科学认识,以及对船海结构物周围水气泡混合流现象特征的分析;在数值模拟方法方面,按照由精细化到模式化的线索,介绍算法的发展路线以及其中的关键技术问题。最后,对未来的重要研究方向予以了展望。 展开更多
关键词 水气泡混合流 结构物性能 流动机理 数值模拟方法
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垂荡板对浮式风机水动—气动耦合性能影响研究 被引量：7
3
作者 郑建才 赵伟文 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第1期65-73,共9页
随着风电产业向深远海发展,浮式风机已经成为海上风机未来的发展趋势。由于复杂的风浪联合环境载荷作用,浮式风机作业时通常会产生大幅度的运动响应,这一方面会使得浮式风机系统受到的水动力载荷更加复杂,另一方面会影响浮式风机的输出... 随着风电产业向深远海发展,浮式风机已经成为海上风机未来的发展趋势。由于复杂的风浪联合环境载荷作用,浮式风机作业时通常会产生大幅度的运动响应,这一方面会使得浮式风机系统受到的水动力载荷更加复杂,另一方面会影响浮式风机的输出功率。因此,如何有效地抑制浮式风机系统的运动响应就成为了设计的关键。基于非稳态致动线模型和两相流求解器naoeFOAM-SJTU,进行了带垂荡板的浮式风机耦合性能研究。首先在OC3-Hywind Spar平台上附加垂荡板,并结合NREL-5 MW风力机建立带垂荡板的浮式风机模型。其次对比不同形状的垂荡板对Spar-5 MW型浮式风机气动—水动耦合结果,分析相同风浪联合作用条件下垂荡板形状对浮式风机耦合响应的影响。研究结果表明:垂荡板能够减小纵荡和垂荡等运动响应幅值,但是对纵摇运动响应影响较小;当垂荡板直径和吃水位置相同时,相同风浪条件下圆形垂荡板能使浮式风机的气动平均功率增大约0.844%,而正方形垂荡板却使平均功率减小1.492%,这说明圆形垂荡板对浮式风机系统的作用效果整体而言优于正方形。 展开更多
关键词 非稳态致动线模型 naoeFOAM-SJTU求解器 垂荡板 水动—气动耦合 浮式风机 海上风电
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基于主动射流方法的椭圆水翼梢涡空化抑制研究 被引量：1
4
作者 刘亢 曹留帅 万德成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第4期175-185,共11页
[目的]梢涡空化会产生压力波动和流动噪声,预测梢涡空化的初生和发展过程,了解其作用机理并加以抑制是船舶螺旋桨与旋转机械亟待解决的问题。[方法]以剖面为NACA 0012翼型的椭圆水翼为研究对象,基于IDDES湍流模型和Schnerr-Sauer空化模... [目的]梢涡空化会产生压力波动和流动噪声,预测梢涡空化的初生和发展过程,了解其作用机理并加以抑制是船舶螺旋桨与旋转机械亟待解决的问题。[方法]以剖面为NACA 0012翼型的椭圆水翼为研究对象,基于IDDES湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型,分别在全湿流和空泡流两种工况下对水翼梢涡及其空化现象进行模拟,分析水翼梢涡及其空化之间的相互作用特性。进一步,通过主动射流方法控制水翼梢涡空化,并对比两种开孔射流方式,即垂向射流和侧向射流的作用效果。[结果]以梢涡体积作为空泡抑制的判断标准,与无射流工况对比,垂向射流工况对空泡的抑制效果可达到8.09%;而在侧向射流工况下,射流对空泡的抑制效果更加明显,达到了10.47%。结果证明两种主动射流方式均可以有效抑制梢涡空化。[结论]通过机理分析发现,垂向射流会影响水翼梢涡入射流的流速及流向,提高梢涡湍动能的耗散项,从而降低水翼的梢涡强度;而在侧向射流工况下,射流则直接作用于梢涡,所携带的能量极大地破坏了水翼的梢涡结构,从而大大降低了梢涡空化现象的产生。 展开更多
关键词 椭圆水翼 主动射流 梢涡空化 IDDES Schnerr-Sauer
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基于大涡模拟的波状前缘水翼空化抑制研究 被引量：1
5
作者 马楷东 曹留帅 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第6期112-123,共12页
为了降低空化造成的水动力性能损失,基于仿生学原理,参考座头鲸鳍肢剖面形状,将前缘波浪构型引入到水翼设计中,研究波状前缘水翼的非定常空化特性,并探究前缘参数改变对空化控制的效果和规律。选用NACA634-021水翼为基准模型,进行前缘... 为了降低空化造成的水动力性能损失,基于仿生学原理,参考座头鲸鳍肢剖面形状,将前缘波浪构型引入到水翼设计中,研究波状前缘水翼的非定常空化特性,并探究前缘参数改变对空化控制的效果和规律。选用NACA634-021水翼为基准模型,进行前缘参数化重构,设计出3种不同的波状水翼进行对比研究。采用大涡模拟(LES)方法对空化流场进行精细化数值模拟,针对基准水翼和不同波幅与波长参数下的波状水翼开展了空化周期、升阻力系数、压力脉动以及流向涡结构的对比分析。结果发现,波状水翼在抑制空化和降低压力脉动方面都取得了显著效果。其中,3种不同的波状水翼空化抑制率分别为15.7%、18.6%和27.9%,压力脉动幅值分别降低了55.3%、67.3%和74.6%。分析表明,波浪前缘的引入使得空化的分区效应更加凸显,空化从波谷处初生,增大波幅或减小波长都可以加强对空化的抑制效果,并可以提高升力系数以及显著降低水翼表面的压力脉动。前缘波浪构型还将诱发向下游发展的对转涡结构,不同前缘参数的波状水翼涡结构的演化是相似的,空泡发展与溃灭的整个过程对涡结构的发展也具有显著影响。 展开更多
关键词 大涡模拟 波状前缘 仿生水翼 空化抑制
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一种改进诱导因子计算方法的叶素动量理论体积力模型
6
作者 王明哲 王建华 万德成 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期1-9,共9页
叶素动量理论体积力模型作为能够替代真实螺旋桨的一种体积力形式,在模拟螺旋桨以及船桨相互作用问题中具有较大的应用潜力。为了处理基于理想流体假设的传统叶素动量理论在与粘性求解器耦合过程中不能在较大工况范围内准确代表真实螺... 叶素动量理论体积力模型作为能够替代真实螺旋桨的一种体积力形式,在模拟螺旋桨以及船桨相互作用问题中具有较大的应用潜力。为了处理基于理想流体假设的传统叶素动量理论在与粘性求解器耦合过程中不能在较大工况范围内准确代表真实螺旋桨模型的问题,本文提出一种基于真实螺旋桨诱导因子分布的改进方法,并进行KP505螺旋桨体积力模型在J=0.4~0.8五种进速条件下的敞水试验模拟。本文将敞水性能、桨载荷分布与诱导速度场的体积力模拟结果与真实螺旋桨模型进行了对比,结果表明改进后的体积力模型预报敞水性能误差在各进速下最大值为1.05%,且体积力模型诱导速度场可以反映真实螺旋桨尾流的动量输运。 展开更多
关键词 诱导因子 叶素动量理论 体积力模型 敞水试验 数值模拟
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平台运动对15 MW风机气弹性的影响研究
7
作者 王魁 赵伟文 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期21-35,共15页
随着人们对风力发电经济性要求的提高,风机叶片逐渐变得更长、更柔软,风电场也在不断向深远海发展。因此有必要研究气弹性耦合情况下平台运动对风机叶片和风机发电功率的影响。基于弹性致动线模型,研究了纵摇、纵荡运动对浮式风机叶片... 随着人们对风力发电经济性要求的提高,风机叶片逐渐变得更长、更柔软,风电场也在不断向深远海发展。因此有必要研究气弹性耦合情况下平台运动对风机叶片和风机发电功率的影响。基于弹性致动线模型,研究了纵摇、纵荡运动对浮式风机叶片气弹性的影响,分析了气动功率、气动推力和叶片变形。研究发现:由于强迫运动产生了额外的附加速度,15 MW风机气动功率波动可达3个标准差,风机的平均气动功率也因此而减小;叶片弯曲和扭转变形沿叶片展向呈非线性分布,叶尖挥舞变形最大值可达14 m,在设计塔架、叶片预倾角时应当预留出一定的变形空间;由于平台纵摇运动附加在各截面处的速度不同,叶片的变形会呈现出非对称的波动,这会使风力机叶片产生额外的气动载荷波动和结构响应。 展开更多
关键词 弹性致动线模型 气弹性耦合 强迫运动 漂浮式风机
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不同波长下KCS船运动响应与波浪增阻数值研究 被引量：3
8
作者 郭浩 王建华 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2020年第6期11-23,共13页
准确预报船舶在波浪中的运动和力可以为船舶性能评估提供参考。采用naoe-FOAM-SJTU求解器,数值模拟固定和放开垂荡、纵摇自由度的KCS船在不同波长的迎浪规则波中的运动。首先运用数值造波方法生成不同波浪周期的Stokes一阶深水规则波,与... 准确预报船舶在波浪中的运动和力可以为船舶性能评估提供参考。采用naoe-FOAM-SJTU求解器,数值模拟固定和放开垂荡、纵摇自由度的KCS船在不同波长的迎浪规则波中的运动。首先运用数值造波方法生成不同波浪周期的Stokes一阶深水规则波,与Stokes波的理论值对比确保造波的准确性;然后计算固定或放开垂荡和纵摇自由度的KCS船在0.65≤λ/L(波长/船长)≤1.95的遭遇波中的运动和阻力,研究KCS船的波浪增阻中绕射和辐射成分,且采用傅里叶分析法研究了运动与阻力的线性和非线性成分分布。结果表明,波浪绕射增阻受波长的影响不大,当波长接近船长时,船舶的垂荡和纵摇幅值以及波浪增阻均达到峰值,这主要由船体剧烈运动引起的辐射增阻导致,应避免船舶在此工况下航行。 展开更多
关键词 规则波 船体运动 重叠网格 KCS船 波浪增阻
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顶端振荡激励下柔性立管涡激振动数值研究 被引量：1
9
作者 胡浩 吴建威 万德成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第3期153-159,共7页
[目的]采用viv-FOAM-SJTU求解器开展不同顶端振荡激励幅值影响下的柔性立管涡激振动数值模拟。[方法]求解器中立管的流体力学部分基于切片理论和雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)法求解,同时立管的结构动力学部分基于伯努利-欧拉弯曲梁理论... [目的]采用viv-FOAM-SJTU求解器开展不同顶端振荡激励幅值影响下的柔性立管涡激振动数值模拟。[方法]求解器中立管的流体力学部分基于切片理论和雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)法求解,同时立管的结构动力学部分基于伯努利-欧拉弯曲梁理论和有限元方法求解。[结果]数值分析发现:随着振荡幅值的下降,横流向振动模态由多模态转变为单一模态;同时顺流向振动的主控模态保持不变,但模态振动的幅值减小。[结论]立管在反向运动中冲刷尾涡的行为随着顶端振荡幅值的改变会对立管涡激振动特性产生很大的影响。 展开更多
关键词 涡激振动 振荡激励 柔性立管 振荡幅值 viv-FOAM-SJTU求解器
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浮式风机气动-水动-气弹性耦合响应数值模拟 被引量：10
10
作者 黄扬 赵伟文 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第4期88-101,共14页
随着海上风电产业的快速发展,大型浮式风机逐渐从概念设计走向工程应用,但仍面临较大的挑战。一方面,在风、浪等环境载荷的作用下,浮式风机的气动载荷和水动力响应之间存在明显的相互干扰作用;另一方面,风力机大型化使得叶片细、长、薄... 随着海上风电产业的快速发展,大型浮式风机逐渐从概念设计走向工程应用,但仍面临较大的挑战。一方面,在风、浪等环境载荷的作用下,浮式风机的气动载荷和水动力响应之间存在明显的相互干扰作用;另一方面,风力机大型化使得叶片细、长、薄的特点愈发突出,叶片柔性变形十分显著,这会影响到浮式风机的耦合性能。基于两相流CFD求解器naoe⁃FOAM⁃SJTU,结合弹性致动线模型和等效梁理论,建立了浮式风机气动—水动—气弹性耦合响应计算模型,并对规则波和剪切风作用下Spar型浮式风机的气动—水动—气弹性耦合响应进行了数值模拟分析。结果表明,风力机气动载荷使得叶片挥舞变形十分显著,而叶片的扭转变形会明显降低风力机的气动载荷。此外,风力机气动载荷会增大浮式平台的纵荡位移和纵摇角,同时,浮式平台运动响应会导致风力机气动载荷产生大幅度周期性变化。进一步地,叶片结构变形响应会使得浮式风机尾流场的速度损失和湍动能有所降低。 展开更多
关键词 浮式风机 叶片变形 弹性致动线模型 气动载荷 耦合响应
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船海结构物复杂界面流动的精细化模拟 被引量：1
11
作者 刘成 胡一丁 +1 位作者 杨玉肖 万德成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2020年第S02期10-17,共8页
复杂海洋环境中自由面与船海结构物相互作用,对其水动力性能等产生重要影响.随着计算硬件水平的发展,精细化模拟逐渐成为分析复杂两相流动机理的重要手段.本研究采用自适应网格并行计算方法对自由面、物体表面等关键区域进行局部加密,... 复杂海洋环境中自由面与船海结构物相互作用,对其水动力性能等产生重要影响.随着计算硬件水平的发展,精细化模拟逐渐成为分析复杂两相流动机理的重要手段.本研究采用自适应网格并行计算方法对自由面、物体表面等关键区域进行局部加密,大幅提高了模拟效率.采用低耗散数值格式离散两相流动控制方程,采用几何方法重构两相流界面,采用高阶浸入边界法模拟流-固界面问题.在上述基础上开发了船海界面流动数值模拟求解器.计算结果表明,该求解器能够对简单几何结构物(平板)和复杂几何结构物(潜艇)的兴波、尾流等问题进行高保真、高效率的数值预报.上述方法为建构新一代水动力学高性能数值模拟软件提供了可行的技术途径. 展开更多
关键词 船海结构物 两相流 复杂流场 自由面 高性能计算
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加装来流侧分隔板的圆柱绕流三维数值模拟研究 被引量：4
12
作者 郭涵慧 赵伟文 万德成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2020年第S02期132-141,共10页
基于Open FOAM开源平台,采用基于剪切应力运输的分离涡模拟,即SST-DDES方法,对不可压缩粘性流体的三维圆柱绕流问题进行了数值模拟。在此基础上,对长径比为π的圆柱加装位于来流侧的刚性分隔板。分隔板流向长度范围为0.5~2.0倍圆柱直径... 基于Open FOAM开源平台,采用基于剪切应力运输的分离涡模拟,即SST-DDES方法,对不可压缩粘性流体的三维圆柱绕流问题进行了数值模拟。在此基础上,对长径比为π的圆柱加装位于来流侧的刚性分隔板。分隔板流向长度范围为0.5~2.0倍圆柱直径,厚度为0.078倍圆柱直径。在雷诺数Re=3 900情况下,进一步对加装来流侧分隔板的圆柱三维绕流情况进行数值模拟。由于涡旋结构在刚性分流板两侧沿表面向圆柱前壁移动,改变了圆柱的来流条件及圆柱表面压力的分布,基于数值模拟结果,分析其旋涡脱落周期、升阻力系数及圆周压力曲线,以讨论相比于裸圆柱情况,分析不同长度的来流侧分隔板在该雷诺数下对圆柱绕流流场的影响,并分析分隔板影响圆柱绕流流场的相关机理。 展开更多
关键词 圆柱绕流 延迟分离涡模拟 流动分离 湍流模型
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基于黏聚单元法计算分析海洋平台锥形立柱冰载荷 被引量：3
13
作者 詹开宇 曹留帅 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2021年第4期62-69,共8页
基于非线性有限元分析方法和LS-DYNA计算软件,使用黏聚单元法建立层冰的数值模型,并进行了层冰与锥形立柱相互作用的数值模拟,研究抗冰锥角、冰厚等参数对立柱所受冰载荷的影响。模拟结果与实测和试验结果吻合良好。研究结果表明:使用... 基于非线性有限元分析方法和LS-DYNA计算软件,使用黏聚单元法建立层冰的数值模型,并进行了层冰与锥形立柱相互作用的数值模拟,研究抗冰锥角、冰厚等参数对立柱所受冰载荷的影响。模拟结果与实测和试验结果吻合良好。研究结果表明:使用黏聚单元法建立的层冰模型可以较好地模拟出层冰的破碎和堆积过程,冰载荷计算结果与ISO冰力标准结果以及离散单元法计算结果吻合较好;锥形立柱的抗冰锥角大小对冰载荷影响明显,随着锥角增大,水平方向的最大冰力增大而竖直方向上最大冰力减小;锥形结构改变了碰撞过程中层冰的破坏形式;结构物所受冰力大小与层冰厚度呈正相关,且增加速度接近线性。 展开更多
关键词 层冰 锥形结构物 黏聚单元法 冰载荷 抗冰锥角 冰厚 极地 海洋平台
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基于重叠网格的桥墩防撞浮箱流场特性数值研究 被引量：2
14
作者 冀楠 杨光 +2 位作者 舒麟棹 钱志鹏 万德成 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期26-35,77,共11页
为了揭示桥墩加装防撞浮箱后的水动力性能及流场特性,基于重叠网格方法,以典型的圆形自浮式浮箱-桥墩系统为例,采用雷诺应力(RSM)湍流模型,利用VOF方法捕捉自由液面,同时考虑浮箱升沉位移,建立了三维数值计算模型。通过与实验数据对比,... 为了揭示桥墩加装防撞浮箱后的水动力性能及流场特性,基于重叠网格方法,以典型的圆形自浮式浮箱-桥墩系统为例,采用雷诺应力(RSM)湍流模型,利用VOF方法捕捉自由液面,同时考虑浮箱升沉位移,建立了三维数值计算模型。通过与实验数据对比,验证了数值仿真方法的合理性和结果精确度;以重叠网格技术实现浮箱的升沉垂荡运动,研究了水流流速和水深变化对防撞浮箱的升沉垂荡、动力响应和流场特性的影响。研究结果表明:水流流速主要影响防撞浮箱的升沉位移值,而水深主要影响防撞浮箱的垂荡历程;防撞浮箱在3个方向上的力系数基本都是随水深的增加而下降,但较低流速时,力系数随水深的增加下降趋势较为平缓,纵向力系数随水深的增加先略微上升后再下降;防撞浮箱的垂荡与垂向力有关,较低流速下浮箱垂向力的变化周期随水深的增加而增大,较高流速下,防撞浮箱产生强烈的垂荡,周期变化规律完全消失。 展开更多
关键词 桥梁工程 船舶工程 防撞浮箱 桥墩绕流 重叠网格 马蹄涡 垂荡
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考虑自由面反射作用的圆柱流噪声计算 被引量：2
15
作者 袁常乐 赵伟文 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第4期129-136,共8页
对于现代舰船而言噪声是其关键性能之一,目前水下航行体的流激噪声预测方法已经较为成熟,但是水面舰船的水动力噪声研究起步较晚,还没有形成系统的预报方法和控制手段。使用开源CFD工具包OpenFOAM求解器,流场通过大涡模拟方法求解,自由... 对于现代舰船而言噪声是其关键性能之一,目前水下航行体的流激噪声预测方法已经较为成熟,但是水面舰船的水动力噪声研究起步较晚,还没有形成系统的预报方法和控制手段。使用开源CFD工具包OpenFOAM求解器,流场通过大涡模拟方法求解,自由液面则依靠VOF方法捕捉,通过Curle方程预测远场噪声,基于镜像法考虑自由面的反射作用,数值模拟近自由面圆柱周围的声场分布。开展了Re=3900下距离自由液面不同高度的圆柱辐射噪声求解,主要结合流场分析自由面对声场的扰动作用和不同深度对水下几何体流噪声的影响。初步考虑了自由液面波形对辐射噪声的反射作用,为后续预测水面舰船的水动力噪声特性提供依据,自由面对辐射噪声的阻抗等作用还需进一步研究。 展开更多
关键词 流噪声 自由液面 辐射噪声 镜像法 圆柱绕流
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基于无网格MPS方法数值分析方舱破舱进水问题 被引量：1
16
作者 卢泽宇 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第5期68-77,共10页
采用移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit,简称MPS)对自由漂浮二维方舱的破舱瞬时进水过程进行数值模拟。首先,采用基于GPU平台自主开发的MPS软件模拟破舱进水问题,并与其他方法得到的数值模拟结果进行对比验证。然后,对该... 采用移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit,简称MPS)对自由漂浮二维方舱的破舱瞬时进水过程进行数值模拟。首先,采用基于GPU平台自主开发的MPS软件模拟破舱进水问题,并与其他方法得到的数值模拟结果进行对比验证。然后,对该二维方舱的各种模型进行了数值模拟,其中开孔位于不同位置以表示舷侧不同高度下的损坏。此外,还研究了不同类型的挡板对破舱进水后方舱稳定性的影响。结果表明损坏的孔洞和内部挡板会影响损坏舱段的运动特性,开孔距静水面的距离越大引起舱段的横摇等运动幅度越大,垂直挡板比水平挡板对舱内洪水的影响更大。 展开更多
关键词 进水 方舱破舱 MPS方法 内部挡板 船舶受损
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分隔板对Spar平台涡激运动响应影响的分析研究 被引量：1
17
作者 郭涵慧 赵伟文 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第6期11-20,共10页
当流体流经单柱式结构物时,由于流体黏性和逆压梯度的存在,会产生非定常的升力、阻力和涡旋脱落,即涡激运动现象,对一座Truss Spar平台的硬舱部分附加长度为1.0 D(D为硬舱直径)的刚性来流侧分隔板,基于开源平台OpenFOAM,采用基于剪切应... 当流体流经单柱式结构物时,由于流体黏性和逆压梯度的存在,会产生非定常的升力、阻力和涡旋脱落,即涡激运动现象,对一座Truss Spar平台的硬舱部分附加长度为1.0 D(D为硬舱直径)的刚性来流侧分隔板,基于开源平台OpenFOAM,采用基于剪切应力运输的延迟分离涡模拟(SST-DDES)方法,在不可压缩黏性流场中,对其进行三维数值模拟,以研究在不同流速下,来流侧分隔板对Spar平台涡激运动特性和运动响应的影响。结果表明:在较高流速下,横荡周期减小22.21%,横荡最大幅值减小81.3%。说明在较高流速下,附加分隔板有助于减少Spar平台的运动响应幅值。 展开更多
关键词 SPAR平台 延迟分离涡模拟 涡激运动 分隔板
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斜流中操舵对螺旋桨性能影响研究 被引量：1
18
作者 李浩然 冀楠 +2 位作者 钱志鹏 杨光 万德成 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第19期52-58,共7页
船舶斜航时,斜向流场将改变船后桨-舵系统的流场条件,从而影响到螺旋桨和推进性能和舵的操纵效能。本文基于计算流体力学(CFD)理论,以KP458螺旋桨和NACA0018舵为研究对象,通过求解RANS方程对斜流中的桨-舵系统进行数值模拟研究。通过计... 船舶斜航时,斜向流场将改变船后桨-舵系统的流场条件,从而影响到螺旋桨和推进性能和舵的操纵效能。本文基于计算流体力学(CFD)理论,以KP458螺旋桨和NACA0018舵为研究对象,通过求解RANS方程对斜流中的桨-舵系统进行数值模拟研究。通过计算螺旋桨和舵的敞水性能曲线,验证了数值方法及网格划分的合理性。考虑流场速度、斜流角以及舵角等因素,对螺旋桨水动力特性的变化和桨后涡演变进行数值分析。研究表明:随着斜流角的增大,螺旋桨的推力、转矩,横向力均有所增大,横向力与斜流角之间呈线性相关,推力及扭矩在高流速下与斜流角呈指数大于1的指数级变化关系;斜流中舵角的存在对横向力有减小作用;桨后涡的偏移角度随斜流角的增大而增大,左舷梢涡、随边涡与毂涡逐渐发生融合,而部分脱离的右舷梢涡逐渐向左舷扩散。 展开更多
关键词 斜流流场 桨-舵系统 水动力特性 桨后涡演变
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基于DDES研究尺度效应对船首破波的影响
19
作者 谢路毅 王建华 万德成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期82-96,共15页
船舶首部是全船型线曲率变化最大的区域,大曲率的形状导致船舶首部流场中发生紊乱复杂的现象,船首破波是这些现象中最直观的一个。船首兴波的破碎在艏部发生,伴随着兴波翻卷和液滴飞溅,是典型的强非线性现象,破碎过程产生的涡结构会持... 船舶首部是全船型线曲率变化最大的区域,大曲率的形状导致船舶首部流场中发生紊乱复杂的现象,船首破波是这些现象中最直观的一个。船首兴波的破碎在艏部发生,伴随着兴波翻卷和液滴飞溅,是典型的强非线性现象,破碎过程产生的涡结构会持续延伸到船的中后方,使全船的伴流场更加紊乱,进而影响船舶水动力性能。论文将研究的焦点集中在尺度效应对标准船模KCS船首破波的影响上,针对3个缩尺比的船模,垂线间长分别为4.37 m(称为船模1)、6.07 m(称为船模2)和2.19 m(称为船模3),使用延迟分离涡方法(DDES)对它们在Fr数为0.35工况下分别进行数值模拟。首先对设置固定纵倾角为1°和正浮状态的船模1进行模拟,并将模拟结果与试验进行对比,水动力系数和船首波浪破碎情况皆与试验结果吻合良好,验证了模拟方法的正确性。然后对3条船模在1°纵倾角下的工况进行模拟和分析,给出了尺度对艏波破碎影响的定性结论,可为预报实尺度船舶航行中产生的波浪破碎现象提供定性的指导。 展开更多
关键词 艏波破碎 尺度效应 KCS DDES
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基于多保真深度神经网络的船型优化
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作者 魏亚博 汪杨骏 万德成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期74-81,共8页
[目的]为了提高优化效率并获得更好的优化结果,将不同精度数据进行有机融合,利用多保真深度神经网络开展船型优化设计。[方法]基于多源数据融合和迁移学习思想,构建了一种多保真深度神经网络。通过将大量低保真数据与少量高保真数据融... [目的]为了提高优化效率并获得更好的优化结果,将不同精度数据进行有机融合,利用多保真深度神经网络开展船型优化设计。[方法]基于多源数据融合和迁移学习思想,构建了一种多保真深度神经网络。通过将大量低保真数据与少量高保真数据融合学习,构建与高保真数据之间的线性项和非线性项,得到高保真近似模型。基于此方法开展针对DTMB 5415船静水阻力的优化设计。分别采用势流和黏流样本点阻力进行评估,势流计算结果作为低保真数据,黏流计算结果作为高保真数据,构建多保真深度神经网络近似模型。借助遗传算法获得优化解并与只使用单一高保真数据构建的Kriging近似模型的优化结果进行对比。[结果]基于多保真神经网络方法,DTMB 5415阻力减少了6.73%。基于Kriging模型,DTMB 5415阻力减少了5.59%。[结论]多保真深度神经网络近似模型可以兼顾效率和精度,可以用于优化求解,且由其得到的优化船型阻力优化效果更为显著。 展开更多
关键词 船舶设计 人工智能 减阻 船型优化 多保真深度神经网络 数据融合 迁移学习
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