中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

排序：

[学位论文] 程丽哈尔滨工程大学 2006年博士导师: 吴德铭共330页

摘要 : 两个或多个物体在邻近区域相对运动时，会产生流体动力干扰现象。水下无人潜器无论是在近水表面航行，还是在近海底面作业，或是在布放回收过程中，这种干扰作用都将导致潜器周围力学环境的改变，在潜器搭载、对接和精确控制运动的过程中必须加以考虑... 展开两个或多个物体在邻近区域相对运动时，会产生流体动力干扰现象。水下无人潜器无论是在近水表面航行，还是在近海底面作业，或是在布放回收过程中，这种干扰作用都将导致潜器周围力学环境的改变，在潜器搭载、对接和精确控制运动的过程中必须加以考虑。这种复杂环境下双体多自由度非定常流体动力干扰的力学机理、变化规律、影响因素及其描述方法，需要从经典的流体力学理论出发加以探讨。在哈尔滨工程大学船模拖曳水池和水平型循环水槽进行了基本形体近壁面流体动力干扰系列试验以及组合体近壁面干扰试验研究，考虑不同间距、攻角、Re数、物体外形等因素，测量模型的干扰力(矩)。在基本形体的干扰试验中，发现了一些特殊的力学现象，如：吸力下降现象，钝体的升力效应，Re数影响，二维和三维物体干扰效应的差别等。根据组合体的干扰试验，得到了潜器类物体靠近平壁面和母船壁面的干扰规律。基于势流理论和粘性流CFD方法，对水下物体与壁面之间的流体动力干扰现象进行理论研究，提出近壁面干扰力的数学模型和预报方法，研究模型试验反映的特殊力学规律，分析不同因素对干扰力的影响和探索干扰现象的力学机理。对于难以进行模型试验的多体、六自由度、非定常运动过程中的流体动力干扰问题，用非定常数值方法给出研究结果。首先，给出流体动力干扰的无粘性计算方法，研究近壁面零攻角时的吸力现象、钝体的升力效应以及复杂形体的近壁面干扰。用源汇模型预报近壁面运动物体的零攻角干扰力，间距比大于某临界值时，数值结果与试验值符合较好。依二维Rankine体、三维扁卵形体、三维回转体、组合体的顺序，该临界间距逐渐减小。通过二维Rankine体算例，比较了受力的压力积分法和Lagrange法计算精度。提出一种预报二维钝体升力效应的理论方法，用物面尾部流动汇合点位置的变化以及适当的Kutta条件表达方法来体现粘性对流动的影响，参照试验结果，总结了二维 Rankine体尾部流动汇合点位置随壁面间距和攻角的变化规律，这一观点也得到了粘性CFD流场显示的验证。三维钝体的升力效应用中弧面上的涡分布及后缘处泄出的尾涡系来模拟，CFD数值模拟显示的尾流支持了圆钝物体尾部有尾涡系伸出的假定。基于源——涡混合分布，分析组合体在平壁面及曲壁面附近的干扰特征。然后，采用粘性CFD方法，研究流体动力干扰现象中的粘性效应，揭示近壁面运动物体的干扰机理。详细给出圆柱——平壁面间距比从大到小直至为零情况下的干扰力和流场变化，着重分析了极小间距下的粘性阻塞作用、流动特点以及流体动力干扰的特有的规律。间距为0时，通过各种理论方法计算分析并结合试验测量的受力结果，讨论粘性对接触点附近流场压力和流线的影响。通过二维Rankine体、三维扁卵形体、三维回转体的近壁面干扰计算，解释了试验中观察到的钝体升力效应、随间距减小产生的吸力下降现象以及阻力变化等。讨论Re数对干扰力的影响，比较了不同形状物体受干扰力的量级、流场压力分布及回流区状态等。最后，针对水下潜器布放回收过程中的非定常运动，用理论计算方法作出理论预报，分析流体动力干扰的非定常效应。组合体在无界流场及平壁面附近作垂荡、纵摇周期性运动，采用非定常理论方法计算了与尾涡的演变、运动过程有关的非线性非定常干扰力，揭示出非定常流体动力干扰的典型特征。组合体在平壁面及曲壁面附近沿不同的直线或曲线路径运动，通过理论预报给出流体动力干扰的整个变化过程，并讨论各种(平动、转动)运动形式及(几何仰角、速度方向角、攻角)参数对双体非定常干扰力和尾涡形状的影响，为水下潜器布放回收过程中运动路径和操控方案的选择提供了参考。收起

关键词 : 流体动力干扰非定常流壁面效应面元法潜器

2. 振动翼推进及干扰效应非定常流体动力研究

[学位论文] 吴辅兵哈尔滨工程大学 2004年博士导师: 吴德铭共127页

摘要 : 本文基于不可压缩、无粘性、无旋流动假设,首先给出描述机翼非定常运动产生扰动流场的控制方程和边界条件.在惯性坐标系下应用面元法求解控制方程,对二维机翼表面分布强度线性变化的涡,用离散点涡模拟尾涡,用与尾缘相连的常值涡片模拟每一时间步尾涡下... 展开本文基于不可压缩、无粘性、无旋流动假设,首先给出描述机翼非定常运动产生扰动流场的控制方程和边界条件.在惯性坐标系下应用面元法求解控制方程,对二维机翼表面分布强度线性变化的涡,用离散点涡模拟尾涡,用与尾缘相连的常值涡片模拟每一时间步尾涡下泄,涡片的长度和方向迭代确定;对三维机翼表面分布常值源和常值面偶极,尾涡面上分布常强度面偶极,指定当前时间步下泄尾涡面长度和方向.尾涡诱导速度计算采用消除奇异性公式,尾涡以当地流体速度运动.应用线性涡分布的面元法模拟了二维机翼的突然起动问题,将面元法计算升力系数与wagner函数比较,将升沉运动、俯仰运动、升沉和俯仰组合运动的面元法计算升力系数与Theodorsen函数对比,所有小扰动情况的计算结果与经典线性理论较好地符合,证明了二维数值模型的可靠性.检验了计算点涡诱导速度公式中涡团半径对计算结果的影响.讨论了约化频率、无因次升沉运动幅度、俯仰运动幅度、升沉和俯仰运动的相位差、尾流时均速度剖面、尾涡卷起程度对振动翼推力和推进效率的影响.应用线性涡分布的面元法模拟了二维相互靠近双翼的突然起动问题,讨论了前翼起动涡对后翼升力时间历程的影响.考虑了垂向间距对反相对称振动双翼推力和推进效率的增强效应,振动翼尾涡能量的利用.重点探讨了不同空间位置、机翼之间运动相位差对前后翼推力和推进效率的影响,分析了产生有利干扰、不利干扰的空间位置和相位差,尾流时均速度剖面和尾涡相互作用机制与后翼推进性能的关系.应用三维数值模型模拟不同展弦比机翼的突然起动问题,将计算升力系数与线性理论比较,检验算法的可行性.进而研究了约化频率、无因次升沉运动幅度、俯仰运动幅度、升沉和俯仰运动相位差对展弦比AR=2和AR=6机翼推进性能的影响.在三维干扰问题中,着重分析了后翼推进性能对流向间距、前后翼之间运动相位差的依赖性,比较研究了典型的不同尾涡相互作用机制与后翼推进性能的关系. 收起

关键词 : 振动翼面元法推进性能尾涡相互作用机制干扰效应

3. 风浪扰动中机翼的非定常气动力特性

[学位论文] 盛其虎哈尔滨工程大学 2003年博士导师: 吴德铭共127页

摘要 : 该文基于势流理论计算研究了二维和三维机翼在风浪扰动中的线性和全非线性气动力及其运动响应,全面分析了机翼和波浪的特征参数对气动力的影响,得出了很多有意义的结果.首先针对机翼在风浪中的非定常非线性气动力问题,提出了一个既能够反映风浪场主要... 展开

关键词 : 非线性气动力机翼地面效应地效翼

4. 来流速度对7103艇艏侧推器流体动力性能影响的研究

[学位论文] 罗炳学哈尔滨工程大学 1990年硕士导师: 吴德铭共124页

5. 动力定位船舶运动仿真及辅推能力研究

[学位论文] 李佳韦哈尔滨工程大学 1995年硕士导师: 吴德铭共98页

6. 轴对称细长体无分离流动的数值模拟

[学位论文] 李磊哈尔滨工程大学 2007年硕士导师: 吴德铭共74页

摘要 : 当水下航行体高速前进时，会遇到很大阻力。如果在高雷诺数下能实现无分离流，则具有流线型的轴对称细长体具有很好的减阻性能。本文探讨了实现流动不分离的方法，利用数值模拟方法对三种实现无分离流的方法：特定的物面轮廓控制逆压区、加扰流... 展开

关键词 : 数值模拟无分离流动逆压区长度逆压梯度

7. 潜器在水下拖曳时的运动稳定性研究

[学位论文] 徐世昌哈尔滨工程大学 1992年硕士导师: 吴德铭共70页

8. 近海面二维地效翼气动特性理论研究

[学位论文] 张元俊哈尔滨工程大学 2000年硕士导师: 吴德铭共67页

摘要 : 该文首先基于边界元法计算了定常二维翼剖面在无界流和平地面地效条件下的升力、力矩等气动特性,着重研究了地面效应对气动稳定性的影响,与有关的参考文献吻合良好.其次,着重讨论了非定常运动Kutta条件,并给出了实际计算时的具体表达式.随后,重点分析... 展开

关键词 : 地效翼非定常运动波浪气动特性