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rans方法预报对转桨非定常水动力性能研究

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应用科技 2019年第3期46卷 7-12页

作者：姚国英柯永胜海军研究院北京100161

对转螺旋桨的非定常激振力直接影响着对转桨的噪声性能及振动特性,准确预报对转桨的非定常性能可以更好地为对转桨设计工作服务。基于计算流体力学(CFD)中雷诺平均纳维-斯托克斯(rans)方法,对对转桨非定常水动力性能预报方法进行研究。... 详细信息

对转螺旋桨的非定常激振力直接影响着对转桨的噪声性能及振动特性,准确预报对转桨的非定常性能可以更好地为对转桨设计工作服务。基于计算流体力学(CFD)中雷诺平均纳维-斯托克斯(rans)方法,对对转桨非定常水动力性能预报方法进行研究。通过对前后桨区域及交界面处网格精细划分,结合滑移网格特点,考虑每一时间步内旋转角度的对应性,进行合理的计算设置,提高对转桨的非定常性能预报精度。进行了2对对转桨方案的非定常水动力性能数值模拟,与试验数据的比较分析验证了预报方法的准确性和可行性。

关键词：对转螺旋桨非定常激振力水动力性能预报网格计算流体力学 rans方法

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基于rans方法的波流耦合数学模型

人民黄河 2014年第6期36卷 54-57页

作者：程晗怿郑金海张继生河海大学港口海岸与近海工程学院

基于rans水动力方程和k-ε双方程紊流模型提出波流耦合数学模型,研究稳定流条件下波浪传播特性。模型采用体积分数法(VOF)捕捉自由液面,在计算区域两端分别给定进口速度和出口压力边界条件来造流,同时使用内部质量源造波法造波。数值模... 详细信息

基于rans水动力方程和k-ε双方程紊流模型提出波流耦合数学模型,研究稳定流条件下波浪传播特性。模型采用体积分数法(VOF)捕捉自由液面,在计算区域两端分别给定进口速度和出口压力边界条件来造流,同时使用内部质量源造波法造波。数值模拟结果与相关试验测量数据吻合,表明所建耦合模型可准确模拟波浪与水流相互作用。研究发现波浪周期和水流速度对规则波流相互作用所产生的波面线和速度分布有明显影响。

关键词：波流相互作用耦合数学模型 rans方法两相流

基于rans方法和rans/LES混合方法的分离流动研究

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基于RANS方法和RANS/LES混合方法的分离流动研究

作者：孙悦华中科技大学

学位级别：硕士

分离流动现象是我们日常生活中常见到的一种湍流现象,无论是在自然界中还是工程实际中都广泛存在。人们为了在看似不规则的旋涡脱落运动中发现某些有序的运动规律,近年来兴起的一类rans/LES混合方法得到了较多的关注,它们可以在提高RAN... 详细信息

分离流动现象是我们日常生活中常见到的一种湍流现象,无论是在自然界中还是工程实际中都广泛存在。人们为了在看似不规则的旋涡脱落运动中发现某些有序的运动规律,近年来兴起的一类rans/LES混合方法得到了较多的关注,它们可以在提高rans预测精度的同时降低LES所需的计算量,获取所关心的非定常流动信息,是一种具有工程应用前景的复杂湍流数值模拟手段。为了研究分离流动现象,本文采用传统的rans方法和近几年新起的rans/LES混合方法,通过不同的分离流动问题对rans方法与rans/LES混合方法中的不同模型进行比较,并对模型的优缺点及适用性展开综合评估。进而,结合rans/LES混合方法的优势,对影响机翼大攻角大分离流动模拟结果的因素进行综合分析。首先,本文对ONERA M6机翼和DLR-F6翼身组合体两个模型利用rans方法进行了数值模拟验证,发现rans方法对于ONERA M6机翼激波诱导的分离以及DLR-F6翼身融合处的分离区模拟精度较差。接着,本文选用经典的Re=3900圆柱绕流问题对rans方法与rans/LES混合方法展开了对比验证,比较后发现SST模型会在流场中计算出过大的涡粘性系数,从而“抑制”了三维旋涡的形成和发展,而rans/LES混合方法则能够很好地计算出三维涡结构,其中DDES模型的计算误差均在5%以下,相比于其它模型性能更优。最后,本文进一步对NACA0021翼型大攻角分离流动进行了网格疏密、展长变化、rans/LES混合方法模型验证的研究。研究发现:随着网格数目的增加,网格尺度越来越小,流场中能捕捉到的涡结构也就越丰富,涡量可以保持到距翼型表面更远的区域;随着机翼展向长度的增加,升力系数与实验结果更接近,流动的三维效应也更加明显;rans/LES混合方法中的DDES与IDDES模型相比其它混合方法中的模型计算结果误差更小,IDDES模型的升力系数误差仅为0.42%,更能满足一些工程应用方面的计算模拟需要。

关键词：分离流动 rans方法 rans/LES混合方法数值模拟涡结构

基于rans方法的球鼻艏型式对肥大型船舶绕流场影响分析

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基于RANS方法的球鼻艏型式对肥大型船舶绕流场影响分析

基于粘性修正的单体复合船型运动预报方法研究

第三十届全国水动力学研讨会暨第十五届全国水动力学学术会议

作者：张艳云阚瑾瑜刘佳仑武汉理工大学交通学院武汉理工大学智能交通系统研究中心国家水运安全工程技术研究中心上海交通大学海洋工程国家重点实验室

球鼻艏是一种用来降低船舶总阻力的水面下球状艏部结构,虽然该设备被广泛应用于各类船型,但该结构对不同船型阻力的影响存在明显差异,且目前尚未有一种通用的减阻优化方案。为研究球鼻艏型式对船舶绕流场及黏性阻力的不同影响,本文基于... 详细信息

球鼻艏是一种用来降低船舶总阻力的水面下球状艏部结构,虽然该设备被广泛应用于各类船型,但该结构对不同船型阻力的影响存在明显差异,且目前尚未有一种通用的减阻优化方案。为研究球鼻艏型式对船舶绕流场及黏性阻力的不同影响,本文基于计算流体力学理论建立了数值水池,以广岛大学基于KVLCC2标准船模提出的变种肥大型艏部变体系列船S-Cb87为对象,结合叠模实验方法对其黏性流场开展模拟研究。本文基于rans(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方法,采用STAR-CCM+作为非结构化网格生成器,使用ANSYS Fluent作为求解器对该系列船进行黏性阻力预报,并研究了不同船艏对黏性流场的影响,所用数值仿真方法能够捕捉船艉伴流场的"钩状"特征,结果显示不同球鼻艏型式对船舶黏压阻力系数有一定影响,但黏性总阻力系数和摩擦阻力系数作用不大。

关键词： rans方法球鼻艏绕流场叠模实验阻力预报

来源： cnki会议评论

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中国造船 2016年第3期57卷 1-8页

作者：田博任慧龙孙树政哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

为提高单体复合船型耐波性预报精度,分别利用势流理论源汇分布法和rans方法对某单体复合船型水动力系数进行了计算,其中rans方法采用k??RNG和k??SST两种湍流模式,将利用势流理论和rans方法计算的水动力系数与试验结果进行了比较。进而... 详细信息

为提高单体复合船型耐波性预报精度,分别利用势流理论源汇分布法和rans方法对某单体复合船型水动力系数进行了计算,其中rans方法采用k??RNG和k??SST两种湍流模式,将利用势流理论和rans方法计算的水动力系数与试验结果进行了比较。进而对该船型在规则波中18节航速下迎浪航行的运动响应和零航速下正横浪的运动响应进行了预报,并开展了模型试验验证。水动力系数的计算结果表明rans方法能够较合理地反映出半潜体的粘性效应;运动预报的结果表明基于rans粘性修正的势流理论计算结果更接近试验值,能够体现出附体粘性效应对船体耐波性所起的作用。

关键词：单体复合船粘性效应 rans方法运动预报

针对滑行艇水动力特性的非定常预报方法及应用

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船舶工程 2017年第12期39卷 18-21,31页

作者：杨壮滔张涛陈彦勇段浩中国船舶重工集团公司第705所昆明分部昆明650000

基于rans方法和VOF模型,建立滑行艇定常水动力特性预报方法。在此基础上,针对艉吃水量求解问题,结合6DOF模型和重叠网格技术,建立滑行艇非定常水动力特性预报方法。典型算例验证表明,该方法能有效预报滑行艇的阻力和艉吃水量,预报精度... 详细信息

基于rans方法和VOF模型,建立滑行艇定常水动力特性预报方法。在此基础上,针对艉吃水量求解问题,结合6DOF模型和重叠网格技术,建立滑行艇非定常水动力特性预报方法。典型算例验证表明,该方法能有效预报滑行艇的阻力和艉吃水量,预报精度满足工程应用需求。进一步应用该方法分析某滑行艇艇型底部细节设计对水动力性能的影响,结果表明,该方法可有效指导滑行艇精细化设计,弥补传统设计方法的不足。

关键词：滑行艇 rans方法 6DOF模型

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简化伴流中螺旋桨空泡性能数值模拟方法

船海工程 2022年第5期51卷 99-101页

作者：翟树成马艳刘登成洪方文中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082

为实现船后螺旋桨空泡性能的快速预报,简化伴流,采用rans数值模拟方法,结合SST k-ω湍流模型及基于Rayleigh-Plesset方程的空泡输运模型进行螺旋桨空泡性能数值模拟。提取船后标称伴流作为简化伴流方法的入流边界条件,获得空泡形态随桨... 详细信息

为实现船后螺旋桨空泡性能的快速预报,简化伴流,采用rans数值模拟方法,结合SST k-ω湍流模型及基于Rayleigh-Plesset方程的空泡输运模型进行螺旋桨空泡性能数值模拟。提取船后标称伴流作为简化伴流方法的入流边界条件,获得空泡形态随桨叶旋转角度的变化特征及空泡诱导脉动压力特征,与船后螺旋桨空泡预报结果及试验结果进行对比分析,均能吻合较好,采用简化伴流方法开展螺旋桨空泡性能预报,可以快速可靠地获得船后螺旋桨空泡性能,提高螺旋桨空泡性能预报效率。

关键词：螺旋桨空泡脉动压力 rans方法

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自由度开放条件下螺旋桨激振力数值分析

哈尔滨工程大学学报 2017年第6期38卷 822-828页

作者：王恋舟郭春雨苏玉民张东汗哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

船舶在实际航行中会发生升沉和纵倾,为了考察这种姿态变化后的船舶水动力性能与通常以约束模型为基准的数值计算结果的差异,基于rans方法以KCS船和KP505桨为研究对象,采用六自由度运动模型和叠加旋转模型,进行了固定状态和自由度开放状... 详细信息

船舶在实际航行中会发生升沉和纵倾,为了考察这种姿态变化后的船舶水动力性能与通常以约束模型为基准的数值计算结果的差异,基于rans方法以KCS船和KP505桨为研究对象,采用六自由度运动模型和叠加旋转模型,进行了固定状态和自由度开放状态下的数值自航实验,其中非定常流场的数值传递过程采用重叠网格技术实现,将计算得到的船体周围绕流场以及螺旋桨激振力进行了对比分析。计算结果表明:自由度放开状态相比固定状态,船舶具有埋艏纵倾,导致二者船艏兴波和尾流场存在差异;以固定模型开展数值自航实验得到的船艉脉动压力预报结果相比于自由度开放状态存在一定的过度预报现象。

关键词： KCS船姿态变化重叠网格脉动压力螺旋桨激振力 rans方法自由度开放水动力

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螺旋桨对船舶操纵运动水动力影响的数值研究

哈尔滨工程大学学报 2023年第5期44卷 724-733,742页

作者：于子涵邹早建上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

船-桨-舵相互作用是影响船舶操纵性能的重要因素之一。本文采用rans方程求解方法并结合SST k-ω湍流模型,计及自由面兴波影响,螺旋桨用体积力法建模,数值模拟了带桨、舵的全附体集装箱船KCS船模的舵力试验、斜拖试验。为研究螺旋桨对操... 详细信息

船-桨-舵相互作用是影响船舶操纵性能的重要因素之一。本文采用rans方程求解方法并结合SST k-ω湍流模型,计及自由面兴波影响,螺旋桨用体积力法建模,数值模拟了带桨、舵的全附体集装箱船KCS船模的舵力试验、斜拖试验。为研究螺旋桨对操纵运动水动力的影响,分别对带螺旋桨和不带螺旋桨的船-舵系统进行计算,对比了船模水动力随漂角、舵角的变化情况。研究结果表明:带螺旋桨的船-舵系统的水动力和力矩对舵角的变化更加敏感;螺旋桨的运转主要增大了船艉部的横向力;在舵力试验和带舵角的斜拖试验中,螺旋桨对横向力、转艏力矩有显著的影响。

关键词：船-桨-舵相互作用全附体KCS船模舵力试验斜拖试验 rans方法 SST k-ω湍流模型体积力模型

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