检索结果-内蒙古大学图书馆

船舶工程 2020年第4期42卷 44-48页

作者：冯康佳胡芳琳刘乐中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室江苏无锡214082

为提高基于重叠网格法的平面运动机构试验的仿真精度,以SUBOFF标模为计算对象,对计算域大小、时间步长、运动频率和湍流模式等参数进行计算对比。结果表明:内部运动区域的大小对计算结果的影响可忽略;综合效率和精度,时间步长取1个周期... 详细信息

为提高基于重叠网格法的平面运动机构试验的仿真精度,以SUBOFF标模为计算对象,对计算域大小、时间步长、运动频率和湍流模式等参数进行计算对比。结果表明:内部运动区域的大小对计算结果的影响可忽略;综合效率和精度,时间步长取1个周期300步较好;采用Realizable k-ε湍流模式与采用SST k-ω湍流模式得到的结果相差较小,前者与试验结果更为符合;当振幅取0.04 m或0.04 rad时,运动频率取0.1 Hz^0.5 Hz均可,对结果的影响相对较小;单个频率下的结果具有较大的随机误差,需根据多个频率进行线性仿真。采用研究所得方法进行仿真分析,并将仿真结果与试验结果相对比,发现加速度导数、位置导数和旋转导数的误差分别在35%、23%和33%以内,显现出模拟结果具有较高的精度,满足工程初步分析中的精度要求。

关键词： PMM仿真重叠网格法频率湍流模式

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高速磁浮列车通过隧道时气动性能研究

高速磁浮列车通过隧道时气动性能研究

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作者：赵汗冰兰州交通大学

学位级别：硕士

2003年,上海开通了世界上第一条商业磁浮线路,平均运行速度达到430km/h。2016年,我国启动了时速600公里高速磁浮的研发工作,研发具有我国自主知识产权的高速磁浮列车及运行轨道。高速磁浮列车运行速度在500km/h以上,其引起的流动为可压... 详细信息

2003年,上海开通了世界上第一条商业磁浮线路,平均运行速度达到430km/h。2016年,我国启动了时速600公里高速磁浮的研发工作,研发具有我国自主知识产权的高速磁浮列车及运行轨道。高速磁浮列车运行速度在500km/h以上,其引起的流动为可压缩流动,空气动力学问题会更加繁琐。一般来说,磁浮列车的空气动力学问题和现象基本与轮轨列车相同,但由于高速磁浮列车和轮轨列车车轨关系不同,磁浮列车的空气动力学问题又有其独特性。因此,有必要对高速磁浮列车空气动力学方面进行一定的研究,为我国新一代轨道交通提供一定的理论基础和技术支持。本论文是在国家重点研发计划“先进轨道交通”重点专项任务,“磁浮列车/隧道耦合气动力学行为数值模拟研究”(2016YFB1200602-39)和中车青岛四方机车车辆股份有限公司委托项目“时速600公里高速磁浮列车气密强度及气密性指标研究”(SF/GY-丁字-2018-105)的资助下完成。论文以国内下线的时速600公里高速磁浮列车头型为研究对象,采用三维可压缩非定常流动的N-S方程和SST k-?湍流模型,基于重叠网格法和有限体积法,建立了高速磁浮列车驶入隧道的计算模型。通过与日本椭圆旋成体模型试验对比,得出数值计算方法和网格划分的正确性。通过分析布置在隧道内和列车上的测点的数据,得出当列车速度为600km/h,隧道长度为500m,隧道净空面积为140m2时,磁浮列车进入隧道后的外流场结构、车厢压力分布、初始压缩波的空间分布特性和传播特性以及不同速度对初始压缩波的影响。同时也得出了磁浮列车在明线稳定运行和通过隧道的全过程中受到的阻力、侧向力和升力特性,并分析了新头型和TR08型两种头型对上述数据的影响。最后分析了静态网格模型与overset动态网格模型的共性和差异,主要结论如下:1.头车同一断面不同测点压力分布不同,其中车底测点的平均压力波动最大,而另外几点的压力波动大致相同。第3节车同一断面不同测点压力大致相同。尾车同一断面不同测点压力分布不同;2.当列车驶入隧道时,由于空气的可压缩性和流动被约束,列车前方的空气受到压缩并向前传播,使得隧道内的压力突然升高。当列车平直车身进入隧道后,初始压缩波形成。靠近列车侧的隧道表面处压力明显大于另外一侧,压力波呈现明显的三维特性;当列车驶入隧道约36m时,车头附近压力不再增加,压力保持稳定,压力波已沿隧道传播到远处,压力波由三维波变成一维波。初始压缩波压力随着磁浮列车速度的增大而增大,但变化趋势相同。由曲线拟合关系可得,初始压缩波压力幅值与速度的2.5次方成正比,压力变化率幅值与速度的3次方成正比;3.列车的摩擦阻力和压差阻力都随时间变化,但摩擦阻力的变化幅值相对较小,列车的空气阻力和压差阻力的变化趋势相对一致,压差阻力对列车阻力的变化起主导作用。隧道的存在会对侧向力和升力有较大的影响;4.不同头型磁浮列车车体表面测点压力变化规律相同,压力波动幅值略有不同,不同头型列车所引起的隧道内的压力变化规律相同,但是压力波动幅度不同。新头型和TR08型列车相比较,新头型的阻力值较小,侧向力较小,升力较大;5.对于分析列车表面压力以及简单的气动力计算,静态网格模型和overset动态网格模型均适用,如果要较为细致的分析流场结构,采用静态DES模型或overset动态网格DES模型较好。

关键词：高速磁浮列车隧道重叠网格法压力波气动力

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货运动车组隧道内交会时压力波效应研究

货运动车组隧道内交会时压力波效应研究

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作者：安芳源兰州交通大学

学位级别：硕士

随着我国科技和经济水平的提高,电子商务产业快速发展,货运动车组应运而生,由此引发的隧道空气动力学问题也需引起重视并进行研究分析。货运动车组进入隧道过程中,由于隧道壁面的限制,产生进口波、隧道压力波等现象。因此,关于货运动车... 详细信息

随着我国科技和经济水平的提高,电子商务产业快速发展,货运动车组应运而生,由此引发的隧道空气动力学问题也需引起重视并进行研究分析。货运动车组进入隧道过程中,由于隧道壁面的限制,产生进口波、隧道压力波等现象。因此,关于货运动车组隧道空气动力学问题的研究十分有必要。本论文基于有限体积法和重叠网格法,选用目前应用广泛、求解精度高的计算流体力学软件STAR-CCM+,结合SST k-?高雷诺数湍流模型进行数值模拟研究。将试验所得到的数据和数值模拟计算得到的数据进行对比分析,论证本文数值模拟方法的准确性和合理性。主要研究内容与结论如下:(1)研究货运动车组隧道内交会压力分布特性。隧道内交会引起的压力波动是入口效应压力波与会车过程压力波的叠加,压缩波和膨胀波在隧道内反射叠加的作用,这些波在隧道内传播重叠形成了随时间变化的具有复杂特性的压力波特性。(2)分析隧道进口波的形成及分布特性。隧道进口波由列车头部和尾部驶入隧道时产生的负、正压力脉冲波构成。本文分析了货运动车组进隧道诱发进口波的产生机理及传播特性,以及其空间分布特性并得到其随径向距离增加逐渐衰减的结论。(3)研究得到不同车速对隧道内压力波、列车表面压力波、隧道进口波的变化规律。研究表明:不同车速下,隧道内压力波、列车表面压力波、隧道进口波的波形一致,但是车速越大,产生峰值的时间越早,且峰值随车速的增大而增大。(4)分析隧道长度不同时,对货运动车组产生的隧道内压力波、列车表面压力波和进口波的影响。隧道长度的改变导致货运动车组隧道内运行时间不同,通过对比压力峰值产生的时间和大小得出,隧道长度较短时隧道内压力波和车身表面压力波压力极值较大。由于进口波是货运动车组驶入隧道时产生的,故隧道长度不同对进口波无影响。以上研究内容与结论,丰富了目前我国对于高铁发展货运的探讨。可作为货运动车组产生的隧道空气动力学问题进一步研究的基础,具有一定的参考价值。

关键词：货运动车组隧道重叠网格法压力波进口波

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直升机与舰船耦合流场数值模拟研究

直升机与舰船耦合流场数值模拟研究

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作者：苏萁南京航空航天大学

学位级别：硕士

大型舰船的飞行甲板是舰载直升机的主要操作平台,但受无规则的海风、舰船六自由度运动和上层建筑尾流等多因素影响,舰面流场实际上是极其复杂的耦合流场,再加上直升机进行起降操作时,旋翼桨尖涡与舰船尾流相互掺混,大大增加了流场的随... 详细信息

大型舰船的飞行甲板是舰载直升机的主要操作平台,但受无规则的海风、舰船六自由度运动和上层建筑尾流等多因素影响,舰面流场实际上是极其复杂的耦合流场,再加上直升机进行起降操作时,旋翼桨尖涡与舰船尾流相互掺混,大大增加了流场的随机性和紊流度。因此,通过数值模拟的方法对舰载直升机与舰船耦合流场进行预测,有助于了解耦合流场的一般规律,对直升机的舰面起降提出合理化建议。本文主要针对直升机与舰船的非定常耦合流场展开数值模拟研究,为了克服动量源项法的局限性并提高仿真精度,运用重叠网格法并在真实桨叶表面生成贴体网格模拟旋翼的高速转动。舰船模型采用简化护卫舰和两栖攻击舰两种舰型,在护卫舰模型上,主要研究了正顶风下单机舰面悬停、降落及舰船摇摆运动对耦合流场的影响,重点关注旋翼尾涡与机库后方回流区的耦合干扰对旋翼气动力的影响;由于两栖攻击舰的直通式甲板允许多架直升机同时作业,所以除了研究不同风向角来流对直升机的操稳性影响外,还对直升机进场及多机耦合干扰下的流场进行了讨论,通过观察流线图、涡结构、观测点流场参数变化等,对甲板流场品质及直升机操作安全性进行详细分析。最后,结合机器学习算法及已收集的CFD流场数据,建立了一套舰面流场预警系统,实时预测来流风速、风向及起降区湍流强度等气流场参数,可指导直升机的舰面安全起降作业。

关键词：机舰耦合舰面流场桨尖涡数值模拟重叠网格法人工神经网络

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三种CFD方法计算敞水导管螺旋桨推力特性结果观察

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广州航海学院学报 2021年第3期29卷 56-61页

作者：吴家鸣张强华南理工大学土木与交通学院广东广州510000

以Ka4-70螺旋桨配以19A导管为研究对象,采用重叠网格法、多参考系法和滑移网格法三种工程常用计算方法计算了在一定来流条件下得到的导管螺旋桨的推力特性,并对比分析了三种方法的优势和不足.计算结果表明:三种计算方法均可以对导管螺... 详细信息

以Ka4-70螺旋桨配以19A导管为研究对象,采用重叠网格法、多参考系法和滑移网格法三种工程常用计算方法计算了在一定来流条件下得到的导管螺旋桨的推力特性,并对比分析了三种方法的优势和不足.计算结果表明:三种计算方法均可以对导管螺旋桨的敞水推力特性进行满足工程需要的可靠、有效的预报;在计算速度上,多参考系法最快,滑移网格法其次,重叠网格法最低;而在计算精度上,滑移网格法最高,重叠网格法其次,多参考系法最低.

关键词：导管螺旋桨重叠网格法多参考系法滑移网格法

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船用趴浮桥式救生装备水动力特性分析

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江苏船舶 2024年第3期41卷 8-11页

作者：乔石磊包国治濮春荣张剑曹稼秀中船恒宇能源(上海)有限公司上海200000 江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212000 华润(南京)市政设计有限公司江苏南京315100 华润燃气(上海)有限公司上海201900 江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000

为提升海难事故发生时的救援效率及被救人员舒适度,将船舶概念与传统救生圈相结合,提出一种趴浮桥式救生装置。采用RANS方法和重叠网格法,研究其在静水和波浪中的阻力和运动响应。结果表明:不规则波浪对救生装置的影响最为显著;当装置... 详细信息

为提升海难事故发生时的救援效率及被救人员舒适度,将船舶概念与传统救生圈相结合,提出一种趴浮桥式救生装置。采用RANS方法和重叠网格法,研究其在静水和波浪中的阻力和运动响应。结果表明:不规则波浪对救生装置的影响最为显著;当装置航行速度变大时装置的阻力和纵摇、垂荡运动响应逐渐显著;当装置初始尾倾角度增大时装置的阻力呈减小趋势,但纵摇和垂荡运动响应则逐渐增大;装置航行速度增大时,装置表面出现高低压变化及交替的现象。

关键词：救生装备水动力特性 RANS法重叠网格法

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400km/h高速铁路隧道洞口等截面无开孔扩大型缓冲结构气动效应分析

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高速铁路技术 2021年第5期12卷 57-61页

作者：王维洲钟登朝胖涛梅元贵兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室兰州730070 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

高速列车驶入隧道产生初始压缩波,压缩波以音速传播至隧道出口处向外辐射形成压力脉冲波,影响居民的心理健康,带来了严重的环境问题。隧道微气压波与隧道出口端内压缩波梯度成正比,而列车头部驶入隧道的初始压缩波最大梯度与列车速度的... 详细信息

高速列车驶入隧道产生初始压缩波,压缩波以音速传播至隧道出口处向外辐射形成压力脉冲波,影响居民的心理健康,带来了严重的环境问题。隧道微气压波与隧道出口端内压缩波梯度成正比,而列车头部驶入隧道的初始压缩波最大梯度与列车速度的3次方近似成正比,因此,在隧道洞口设置缓冲结构可大幅度降低初始压缩波的最大梯度值,是控制和消除微气压波危害的主要措施之一。本文采用三维可压缩非定常流动的N-S方程和SST-kω湍流模型,基于有限体积法和重叠网格法,在研究未设缓冲结构初始压缩波基本特征的基础上,研究400 km/h条件下等截面无开孔扩大型缓冲结构对初始压缩波波形和压力梯度的影响规律,并比较不同缓冲结构断面面积与隧道断面面积比值对压缩波波形和降低压力梯度的影响规律,以期为400 km/h隧道缓冲结构的设计提供基础。

关键词： 400km/h高速铁路隧道等截面缓冲结构初始压缩波三维可压缩湍流模型重叠网格法

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隧道内高速列车交会时车体两侧压差波动特性数值模拟研究

隧道内高速列车交会时车体两侧压差波动特性数值模拟研究

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中国铁道学会牵引动力委员会动力学及强度学组2018年学术会议

作者：胡啸余以正陈然梅元贵兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室兰州 730070 中车长春轨道客车股份有限公司长春 130062

车交会时车体两侧压差影响列车运行稳定性、可靠性和舒适度.基于三维、非定常、可压缩流动的雷诺平均N-S方程和SST κ-ω两方程湍流流动模型,采用重叠网格技术,模拟高速列车在隧道中央等速交会,研究了速度(250 km/h、350 km/h和400 km/h... 详细信息

车交会时车体两侧压差影响列车运行稳定性、可靠性和舒适度.基于三维、非定常、可压缩流动的雷诺平均N-S方程和SST κ-ω两方程湍流流动模型,采用重叠网格技术,模拟高速列车在隧道中央等速交会,研究了速度(250 km/h、350 km/h和400 km/h)、线间距(4.6 m、4.8 m和5.0 m)对车体两侧压差波动特性的影响.研究结果表明:车体两侧压差时间历程曲线形状相似于明线交会压力波时间历程曲线形状,在通过列车的车头和车尾经过测点时,压差值分别产生先正后负和先负后正的脉冲波,而且车尾通过时产生的压差明显比车头经过时低;车体两侧最大正压差值、最大负差值以及压差幅值均与速度平方成正比,400 km/h下压差最值平均比350 km/h大26％,350 km/h下压差最值平均比250 km/h大92％;车体两侧最大正压差值、最大负差值以及压差幅值均与线间距成负指数关系,压差最值随着线间距变化的增长百分比基本在9％左右.

关键词：高速列车交会车体压差波动重叠网格法数值模拟

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沉井浮运拖航过程的水动力响应分析

沉井浮运拖航过程的水动力响应分析

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第二十一届中国海洋（岸）工程学术讨论会

作者：张嘉奇潘昀薛大文李磊浙江海洋大学船舶与海运学院

基于重叠网格、雷诺平均N-S方程、K-Omega湍流模型等理论基础,利用STAR-CCM+软件以原尺度比例建立二维流场下沉井浮运过程的物理及网格模型,在不同流速的流场下设置不同大小、不同方向外力的组合工况对沉井模型进行运动的时域响应分析... 详细信息

基于重叠网格、雷诺平均N-S方程、K-Omega湍流模型等理论基础,利用STAR-CCM+软件以原尺度比例建立二维流场下沉井浮运过程的物理及网格模型,在不同流速的流场下设置不同大小、不同方向外力的组合工况对沉井模型进行运动的时域响应分析。其中,重点讨论沉井的运动原因及其在施加不同外力作用下沿不同方向的加速度变化规律。结果表明:在仅对沉井施加X方向的力时其X方向的运动要素变化更有规律,当同时施加X、Y两方向上的力时其运动要素变化相对紊乱。根据模拟结果可估算当F=-4.3 kN、F=-4.1 kN时可近似令1 m/s的沉井运动平衡,当F=-15.9 kN、F=-36.80 kN时可近似令2 m/s的沉井运动平衡。

关键词：沉井拖航重叠网格法 STAR-CCM+ 水动力特性

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