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水上飞机静水起飞过程水气耦合性能分析

科学技术与工程 2018年第11期18卷 190-195页

作者：张浪程用胜王福新上海交通大学航空航天学院上海200240

采用多相URANS(unsteady RANS)方法,针对水上飞机静水起飞过程中的性能分析,提出了一种新的数值模拟研究思路。通过考虑起飞过程中气动力和水动力之间的耦合影响、升力和浮力对水线位置高度变化的影响以及阻力和发动机推力对模型前进速... 详细信息

采用多相URANS(unsteady RANS)方法,针对水上飞机静水起飞过程中的性能分析,提出了一种新的数值模拟研究思路。通过考虑起飞过程中气动力和水动力之间的耦合影响、升力和浮力对水线位置高度变化的影响以及阻力和发动机推力对模型前进速度的影响,得到模型起飞过程中的受力变化趋势。模拟前通过分别计算标准模型的气动力和水动力并与实验数据对比,对数值计算方法进行了验证,模拟过程中通过VOF(volume of fluid)方法实现对自由液面界面的捕捉,最后通过对静水起飞过程中模型受力变化进行分析并与实验结果比较,对本文中的水气耦合数值计算进行了验证,计算结果表明,水上飞机低压载状态起飞过程中所受总阻力是缓慢增加的,并不会出现往复;同时水线高度逐渐下降,下降速度逐渐加快,且不会出现埋艏现象。

关键词：水上飞机水气耦合 URANS方法 VOF方法静水

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水上飞机静水起飞及着水过程水气耦合分析

水上飞机静水起飞及着水过程水气耦合分析

作者：张浪上海交通大学

学位级别：硕士

水上飞机静水起飞过程及着水过程受力复杂,状态多变,影响因素众多。为对水上飞机起飞及着水进行模拟分析,本文采用多相URANS方法,针对水上飞机静水起飞过程中的性能分析,提出了一种新的耦合模拟研究方法。通过考虑静水起飞及着水过程中... 详细信息

水上飞机静水起飞过程及着水过程受力复杂,状态多变,影响因素众多。为对水上飞机起飞及着水进行模拟分析,本文采用多相URANS方法,针对水上飞机静水起飞过程中的性能分析,提出了一种新的耦合模拟研究方法。通过考虑静水起飞及着水过程中气动力和水动力之间的耦合影响、升力和浮力对水线位置高度变化的影响以及阻力和发动机推力对模型前进速度的影响,来模拟水上飞机静水起飞及着水过程,并对过程中受力及相对水线高度进行分析。首先,通过F6模型对气动力进行计算并与2nd DPW会议实验结果进行对比,对气动力数值计算方法进行了验证,接着通过Wigley模型对水动力进行计算并与17th ITTC阻力会议实验结果进行对比,同时对波形高度曲线进行了验证,在模拟过程中通过VOF方法实现对自由液面界面的捕捉,对水动力数值计算方法进行了验证。然后分别对水上飞机正常压载条件和高压载条件下静水起飞过程进行数值模拟,得到起飞过程中各种受力的变化趋势,并通过船舶领域经验公式理论对计算结果进行了验证,然后把计算结果与实验结果及前人结果进行比较,计算结果表明,水上飞机的起飞过程阻力变化及相对水线高度变化与水上飞机初始压载条件有关,正常压载条件下水上飞机起飞过程中所受总阻力是缓慢增加的,起飞初期不会出现埋艏现象;而在重压载条件下总阻力先升后降,起飞初期会出现埋艏现象。最后,对水上飞机着水过程进行数值模拟,为便于同出水结果进行对比,选择正常压载条件水上飞机进行着水模拟,得到着水过程中各种受力的变化趋势,并通过船舶领域经验公式理论对计算结果进行了验证,然后通过对着水过程中受力及相对水线高度进行分析,得到如下结论:着水过程中,随着Fr减小,升力一直下降;不同于正常压载条件下起飞过程阻力变化,着水过程阻力先升后降;水上飞机的相对水线高度逐渐下降,且下降速度先快后慢。

关键词：水上飞机水气耦合起飞着水

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水、气边界可控/测的大尺寸模型槽试验系统

岩土工程学报 2024年第S1期46卷 37-42页

作者：路紫辰陈锐王浩陈子彬郭浩文黄俊文哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055 广东省土木工程智能韧性结构重点实验室广东深圳518055 香港科技大学土木与环境工程学系中国香港999077

准确评价垃圾填埋场土质覆盖层的水气调控性能对于污染治理尤为重要。现有模型试验设备的密封效果大多不理想,无法准确地控制气压,不能较好地模拟垃圾填埋场实际工况的水、气边界条件。为解决此类问题,设计了水、气边界可控/测的大尺寸... 详细信息

准确评价垃圾填埋场土质覆盖层的水气调控性能对于污染治理尤为重要。现有模型试验设备的密封效果大多不理想,无法准确地控制气压,不能较好地模拟垃圾填埋场实际工况的水、气边界条件。为解决此类问题,设计了水、气边界可控/测的大尺寸模型槽试验系统。该系统可监测覆盖层不同深度孔隙水压力、孔隙气压力和体积含水量的变化,并收集覆盖层的表面径流量、侧向导排量及底部渗漏量。模型槽侧壁通过内外套板及卡套挤压O型圈进行密封,经检验,该密封装置可确保模型槽具备良好的闭气性和闭水性,有助于进一步研究土质覆盖层防渗闭气规律及机理。通过应用该试验系统,评估了强降雨条件下植草(狗牙根草)倾斜双层毛细阻滞覆盖层水气耦合运移的短期响应。初步试验结果表明,植草倾斜覆盖层在强降雨结束时渗漏量占降雨量的2.4%,降雨时坡顶处砂土层的吸力大于击穿吸力,毛细阻滞作用未失效,若忽略气压的影响会低估覆盖层的导排性能。

关键词：模型槽边界条件密封水气耦合土质覆盖层

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水流冲击多段滞留气团的三维数值模拟

排灌机械工程学报 2021年第3期39卷 264-269页

作者：卢坤铭周领刘静河海大学水利水电学院江苏南京210098

针对水气两相瞬变现象,充分考虑了水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多段气团间相互作用,采用三维CFD方法对起伏管道内含多段滞留气团的水气两相作用进行建模和模拟,选择Standard k-ε湍流模型进行模拟研究,将三维计... 详细信息

针对水气两相瞬变现象,充分考虑了水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多段气团间相互作用,采用三维CFD方法对起伏管道内含多段滞留气团的水气两相作用进行建模和模拟,选择Standard k-ε湍流模型进行模拟研究,将三维计算结果、现有一维模型计算结果与试验结果进行对比分析,并通过水气两相分布图展现动态变化过程.结果表明:与一维模型相比,三维CFD模型能够更为准确地模拟起伏管道内瞬变压力波动,并且能够清楚描述水气掺混、耦合的动态变化.水流冲击初始两段滞留气团压力波动曲线显示,多气团间的瞬变压力并非同步变化,可能呈现多气团峰值压力交替出现的情况,这与初始气团长度密切相关.水气交界面自由变化,阻断水体长度时刻发生变化,当水体运动到管道弯曲处时会产生新的阻断水体,将气团分成若干部分.

关键词：瞬变流输水管道 CFD数值模拟水气耦合滞留气团

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自然条件下坡面降雨入渗测试研究

水力发电 2018年第12期44卷 113-116页

作者：刘创童富果刘刚刘畅钟佳思三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002

为探究自然条件下降雨过程中水气耦合作用机制,进行了野外边坡降雨入渗测试研究,通过自行设计的试验装置实现了对自然降雨过程的实时监测,并解决了传感器埋设引起的边壁漏气问题。坡体不同深度处含水率及孔隙气压力变化的监测结果表明,... 详细信息

为探究自然条件下降雨过程中水气耦合作用机制,进行了野外边坡降雨入渗测试研究,通过自行设计的试验装置实现了对自然降雨过程的实时监测,并解决了传感器埋设引起的边壁漏气问题。坡体不同深度处含水率及孔隙气压力变化的监测结果表明,降雨入渗引起了边坡孔隙气压力增长,说明自然条件下边坡能够形成良好的气密性环境;天然坡体的不均匀性和孔隙连通的复杂性导致降雨入渗引起的孔隙气压力水头最大值远大于降雨水深;在间歇降雨条件下,雨水对孔隙气体的挤压作用随时间过程累积。

关键词：天然坡体降雨入渗水气耦合孔隙气压力含水率

水平-竖直管道内水流冲击滞留气团的三维数值模拟研究

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水力发电 2021年第12期47卷 60-65页

作者：卢坤铭中国三峡建工(集团)有限公司四川成都610041

水平-竖直管道内水流冲击滞留气团现象复杂且可能产生异常压力波动,本文采用三维CFD方法对其水气耦合作用过程进行建模和模拟。在考虑气团压缩性基础上,考虑了水体弹性,采用两种湍流模型(Standard k-ε、RNG k-ε)进行模拟研究,并将三... 详细信息

水平-竖直管道内水流冲击滞留气团现象复杂且可能产生异常压力波动,本文采用三维CFD方法对其水气耦合作用过程进行建模和模拟。在考虑气团压缩性基础上,考虑了水体弹性,采用两种湍流模型(Standard k-ε、RNG k-ε)进行模拟研究,并将三维计算结果与实验结果进行了对比分析,研究气团长度、管壁粗糙度等参数的动态变化过程。结果表明:所采用的三维CFD模型能够较准确地模拟起伏管道内水流冲击滞留气团瞬变过程中水气形态变化和压力波动;系统最大压力随气团长度减小而增大,随入口压力增大而增大,且增值远大于系统入口压力增值;RNG k-ε湍流模型适用于长气团以及短气团、高压力入口条件,Standard k-ε湍流模型适用于短气团、低压力入口条件;管壁粗糙度对瞬态压力的影响与气团长度有关,不同压力峰值对管壁粗糙度的敏感性不同。

关键词：瞬变流输水管道水平-竖直管道 CFD数值模拟水气耦合滞留气团

输水管线启动填充过程含滞留气团瞬变流数值模拟

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水利水电科技进展 2021年第5期41卷 1-7页

作者：周领刘静黄坤刘德有河海大学水利水电学院江苏南京210098

针对长距离输水管道系统启动填充过程中水流冲击滞留气团的水气耦合瞬变流现象,考虑水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多气团间的相互作用,推导建立含多段滞留气团的输水管线启动填充过程的数学模型。提出采用局部插... 详细信息

针对长距离输水管道系统启动填充过程中水流冲击滞留气团的水气耦合瞬变流现象,考虑水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多气团间的相互作用,推导建立含多段滞留气团的输水管线启动填充过程的数学模型。提出采用局部插值法动态追踪水气交界面,采用特征线法对数学模型进行求解。计算结果与试验结果的对比验证了该模型能够准确地模拟多段滞留气团的瞬变压力。算例分析表明,对于含1段滞留气团情况,随着气团长度增大,气团最大压力先增大后减小;随着阻断水体长度增大,气团最大压力逐渐增大。对于含2段滞留气团的情况,随着气团间阻断水体长度的增大,系统最大压力交替出现于上、下游气团。

关键词：输水管道瞬变流填充过程滞留气团水气耦合数值模拟