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仿生超疏水表面滑移流动减阻的数值研究

仿生超疏水表面滑移流动减阻的数值研究

作者：范少涛华南理工大学

学位级别：硕士

节能减排一直以来都是人类追求的目标,特别是在当今时代全球能源消耗不断上涨的情况下,科学家们已经将越来越多的精力投入到如何有效利用和保护能源的领域上。结合船舶与海洋结构物设计制造,本专业研究人员一直在努力寻找有效的减阻方... 详细信息

节能减排一直以来都是人类追求的目标,特别是在当今时代全球能源消耗不断上涨的情况下,科学家们已经将越来越多的精力投入到如何有效利用和保护能源的领域上。结合船舶与海洋结构物设计制造,本专业研究人员一直在努力寻找有效的减阻方法。针对这一目标,我们考虑从仿生学的角度出发,在“荷花效应”的基础上来推动船舶减阻技术的发展,超疏水表面仿生学减阻将成为一个前景远大的研究领域。本论文运用计算流体力学的方法对超疏水表面滑移流动减阻进行数值研究。文章从回顾超疏水表面的研究现状和研究方法开始,从不同角度总结了超疏水表面的实验研究方法和超疏水表面的数值研究所取得的主要成果,给出了超疏水表面滑移的基本概念和理论模型。基于以上观点,我们分别研究了三种超疏水表面模型在不同雷诺数下对减阻性能的影响,并从减阻效果、减阻机理、流场特征等方面对模拟结果进行详细分析和探讨;最后,将这三种超疏水表面模型的研究成果应用到船舶减阻方面,进一步探索超疏水表面滑移流动对船舶阻力性能的影响。结果表明,从仿生角度设计的超疏水表面具有优于光滑表面的减阻性能,超疏水表面上存在的自由剪切气液界面是形成减阻的一个主要原因。从流体力学的观点看自由剪切气液界面,实质上就是流体中的滑移边界条件,故在一定程度上可以简化超疏水表面滑移流动的气层模型,并在相应界面中引入滑移速度边界条件。结合船舶阻力性能研究发现,在目前科学发展的高度下,超疏水表面应用在船舶阻力方面能够收到一定程度的减阻效果。对于形状简单瘦长的Wigley船型,最大减阻率可达到27.688%;同样面积的超疏水布置在船中减阻效果最好,其次是船首,最后是船尾。

关键词：超疏水表面滑移速度船舶减阻仿生

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初中数学小组合作学习刍议

新课程(中) 2012年第12期 60-61页

作者：范少涛江西省南昌市外国语学校

新的课程改革倡导一种新的学习模式:小组成员合作学习,共同探究。小组合作就是在教学过程中教师与学生、学生之间通过互动合作,共同探究,协力完成教学任务的教学方式。这种方式对于转变学生学习的方式,提高教学的有效性有着重要的推动... 详细信息

新的课程改革倡导一种新的学习模式:小组成员合作学习,共同探究。小组合作就是在教学过程中教师与学生、学生之间通过互动合作,共同探究,协力完成教学任务的教学方式。这种方式对于转变学生学习的方式,提高教学的有效性有着重要的推动作用。在运用小组合作的学习方式时,学生是学习的主人,他们参与到教学活动的全过程中来,通过与同学交流、研讨,解决自己提出的问题,养成良好的合作意识,合作习惯,培养了与他人的沟通能力。一、科学分组,建立学习秩序若要顺利地在数学课堂上实施小组合作的学习

关键词：数学小组合作学习等腰梯形火柴棒

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海上浮式结构物的水动力仿真研究

船舶工程 2017年第4期39卷 39-43页

作者：韩翔希邱昂范少涛王海璎钦州学院广西船舶数字化设计与先进制造工程技术研究中心钦州学院机械与船舶海洋工程学院广西钦州535099 广东省航运科学研究所广州510000 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广州510663 中国船级社广州分社广州510000

基于粘性计算流体力学的方法建立三维数值波浪水池,模拟有限振幅波的传播,并计算三维球体在规则波环境下所受的波浪力。采用两相不可压的RANS方程求解非定常不可压缩粘性流体,并采用流体体积函数(VOF)法对自由面进行动态模拟。通过编写... 详细信息

基于粘性计算流体力学的方法建立三维数值波浪水池,模拟有限振幅波的传播,并计算三维球体在规则波环境下所受的波浪力。采用两相不可压的RANS方程求解非定常不可压缩粘性流体,并采用流体体积函数(VOF)法对自由面进行动态模拟。通过编写用户自定义函数(UDF)设置边界入口速度和波高,实现在波浪水池尾部1~2倍波长区域消波,最终求出有限振幅波的模拟结果以及规则波中三维球体所受的波浪力,该结果与势流理论边界元法得到的结果在趋势上吻合良好。该研究方法为模拟分析其他海洋结构物在波浪中的水动力奠定基础,丰富与扩展了数值波浪水池的应用。

关键词：浮式结构物 CFD 波浪力数值波浪水池

强迫摇荡运动三维球体水动力系数的CFD计算

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海洋工程 2014年第3期32卷 96-103页

作者：韩翔希赵成璧唐友宏范少涛林慰陈晓明华南理工大学土木与交通学院船舶与海洋工程系广东广州510641 福林德斯大学计算机科学工程和数学学院中船重工建筑工程设计研究院有限责任公司北京100121

采用计算流体力学(CFD)的雷诺平均法(RANS方法),并考虑了自由表面的影响(采用VOF方法模拟自由表面),来模拟三维球体的单自由度强迫摇荡运动,得到纵荡、升沉及横摇的附加质量与阻尼系数。该数值模拟结果与三维势流理论计算的结果进行比较... 详细信息

采用计算流体力学(CFD)的雷诺平均法(RANS方法),并考虑了自由表面的影响(采用VOF方法模拟自由表面),来模拟三维球体的单自由度强迫摇荡运动,得到纵荡、升沉及横摇的附加质量与阻尼系数。该数值模拟结果与三维势流理论计算的结果进行比较,趋势基本一致,但CFD方法更能凸显粘性的作用。本文所应用方法能合理给出浮式结构物的水动力系数,更精确描述海洋浮式结构物周围的流场,可应用于船舶与海洋工程浮式结构物的水动力性能研究。

关键词： CFD 水动力系数浮式结构物强迫摇荡运动三维球体

桶靴对椭圆形桶基贯入端阻力的影响及土体雍高分析

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海洋湖沼通报(中英文) 2024年

作者：范顺涛吕鹏董胜中国海洋大学工程学院

椭圆形桶形基础在贯入过程中会出现桶内土体雍高的现象，过高的桶内土体高度将导致桶基无法安装到指定深度，从而不能提供设计要求的承载力。工程中会通过增加桶靴的方法来提高桶基的贯入能力，因此有必要对不同桶靴形式下桶基的贯入阻... 详细信息

椭圆形桶形基础在贯入过程中会出现桶内土体雍高的现象，过高的桶内土体高度将导致桶基无法安装到指定深度，从而不能提供设计要求的承载力。工程中会通过增加桶靴的方法来提高桶基的贯入能力，因此有必要对不同桶靴形式下桶基的贯入阻力及桶内土体雍高程度进行分析，从而为工程应用提供参考。本文采用耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法对椭圆形桶基的贯入过程进行模拟，并与现场试验数据进行对比，结果吻合较好，证实了该方法的有效性。分析了桶靴形式对端部阻力及桶内土体高度的影响及壁厚、土体弱化参数对桶内土体雍高体积的影响。结果表明，桶靴的倒角越大，端部阻力越小，桶基设置向外侧的倒角更容易减少贯入过程中桶内土体雍高的高度；桶基的壁厚和土体灵敏度系数越大，桶基土体雍高比越大；土体的延展性系数越大，土体雍高比越小，最后根据计算结果拟合了桶内土体雍高体积的公式，从而为椭圆桶基的安装提供参考依据。

关键词：椭圆形桶形基础土体弱化 CEL法土体雍高比

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氨离子对水钴矿硫化浮选的影响及其机理

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第4期34卷 1275-1287页

作者：张国范高永强王梦涛中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学战略含钙矿物清洁高效利用湖南省重点实验室长沙410083

引入氨离子强化主要的氧化钴矿物(水钴矿)的硫化,使其浮选回收率从不到20%显著提高到70%以上。微浮选和傅立叶变换红外分析表明,氨离子增强黄药的吸附强度,从而提高水钴矿的浮选回收率。Zeta电位、ICPOES和XPS测试进一步表明,水钴矿表... 详细信息

引入氨离子强化主要的氧化钴矿物(水钴矿)的硫化,使其浮选回收率从不到20%显著提高到70%以上。微浮选和傅立叶变换红外分析表明,氨离子增强黄药的吸附强度,从而提高水钴矿的浮选回收率。Zeta电位、ICPOES和XPS测试进一步表明,水钴矿表面的钴可通过形成氨配合物而转移到液相中,从而增加矿物表面的硫吸附位点,促进硫化。这项研究将有助于更好地理解水钴矿的浮选行为,并为高效回收氧化钴矿提供有价值的参考。

关键词：水钴矿氨离子活化硫化浮选氧化钴矿

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海上升压站的抗震性能分析

南方能源建设 2019年第4期6卷 101-105页

作者：范少涛张力王立鹤张绍欣中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

[目的]对处于地震活动区域内的海上升压站整体模型进行地震工况下强度和韧性分析,分析海上升压站在设计基准期不同超越概率的海床面运动强度水平下的性能。[方法]强度分析采用响应谱法评估结构的抗震性能,韧性分析采用静力弹塑性分析方... 详细信息

[目的]对处于地震活动区域内的海上升压站整体模型进行地震工况下强度和韧性分析,分析海上升压站在设计基准期不同超越概率的海床面运动强度水平下的性能。[方法]强度分析采用响应谱法评估结构的抗震性能,韧性分析采用静力弹塑性分析方法进行倒塌计算来评估结构的抗震性能。[结果]通过对海上升压站主体结构和附属构件的抗震性能进行分析,认为海上升压站在考虑足够安全储备的前提下能满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防要求。[结论]研究表明该海上升压站结构体系具有较好的抗震性能。

关键词：海上升压站响应谱法静力弹塑性分析方法抗震性能

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海上风机筒型基础筒体屈曲特性研究

海洋工程 2024年

作者：王天政范顺涛付登锋闫玥天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室

为研究筒型基础屈曲失稳时，结构产生弹性变形及塑性变形随相关尺寸参数的变化机理，基于“一致缺陷模态法”选择了四种不同长径比的筒型基础进行大量非线性屈曲数值模拟，并结合结构屈曲失稳时产生弹性变形及弹塑性变形的界限“临界初... 详细信息

为研究筒型基础屈曲失稳时，结构产生弹性变形及塑性变形随相关尺寸参数的变化机理，基于“一致缺陷模态法”选择了四种不同长径比的筒型基础进行大量非线性屈曲数值模拟，并结合结构屈曲失稳时产生弹性变形及弹塑性变形的界限“临界初始几何缺陷”进行分析。模拟得到各筒型基础在不同径厚比D/t、沉放比h/L下，结构屈曲荷载随相对初始几何缺陷的变化关系。结果表明，筒型基础结构的径厚比D/t减小、沉放比h/L的增大，均会导致结构“临界初始几何缺陷”的减小，使结构屈曲失稳时更容易产生塑性变形；并基于筒型基础屈曲失稳时，变形主要集中在结构自由长度上这一变形特点，将现行DNV-RP-C202规范针对筒型基础屈曲失稳的计算方法进行优化，结合筒型基础非线性屈曲荷载进行无量纲化对比，完善筒型基础屈曲荷载的设计方法。

关键词：筒型基础屈曲失稳非线性数值模拟临界初始几何缺陷屈曲荷载

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智慧社区时代城市基层治理转型:路径与趋势

湖北大学学报（哲学社会科学版） 2024年第2期51卷 153-162,178页

作者：张继涛范子轩湖北大学公共管理学院湖北武汉430062 华中师范大学政治与国际关系学院湖北武汉430079

智慧社区是数字技术综合应用于基层治理全过程的结果,引发了社会治理结构与治理过程的双重转型。我国城市基层治理长期依托街居制,随着管理重心下移,街道办事处和居民委员会同时出现结构、功能失调现象。智慧社区的发展一方面重塑了多... 详细信息

智慧社区是数字技术综合应用于基层治理全过程的结果,引发了社会治理结构与治理过程的双重转型。我国城市基层治理长期依托街居制,随着管理重心下移,街道办事处和居民委员会同时出现结构、功能失调现象。智慧社区的发展一方面重塑了多元治理主体的关系,促进社区治理共同体的构建;另一方面冲击了以街居制为基础的基层管理体制,驱动街道及社区居委会的结构重塑与功能再造。就城市基层治理过程而言,数字化治理技术的应用推动着由精细化向智慧化、由“人—人”常态互动向“人—机”常态互动、由碎片化治理向一体化治理迈进的基层治理转型。

关键词：智慧社区社区治理精细化治理治理转型