第２５卷第１期 ２００７年３月 气动研究与实验 ＡＥＲＯＤＹＮＡＭＩＣ ＲＥＳＥＡＲＣＨ＆ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．１ Ｍａｒ．，２００７
跨音速翼型试验侧壁干扰数值模拟研究
李艳亮董军杨希明
（沈阳 １１００３４）
摘要采用分区网格技术，数值模拟ＮＡＣＡ００１２翼型在二维风洞中的侧壁干扰特 性。控制方程采用全场三雏可压、雷诺平均的Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ方程；计算格式采用
Ｊａｍｅｓｏｎ中心有限体积、多步Ｒｕｎｇｅ—Ｋｕｔｔａ时间步长格式进行求解；湍流模型采用 Ｂａｌｄｗｉｎ—Ｌｏｍａｘ模型。通过分析不同迎角、马赫数和展弦比情况下的流动状态，反映了
由于侧壁干扰而产生的二维风洞流场的三维性。 关键词 二维风洞 数值模拟侧壁干扰流动显示
引 言
在二维翼型试验中模型支撑于两侧壁，风洞四壁的存在会对翼型绕流产生影响。由
于试验模型的存在，上下壁干扰主要体现在管道的收缩效应上，这方面的修正研究已经 日趋完善。而侧壁的干扰主要是由于侧壁边界层的存在会产生一定程度的横向扩散效应
以及在激波存在时导致的洞壁边界层的提前分离等，其复杂性远远超过前者，因此侧壁 干扰问题一直未能很好的解决。本文通过数值模拟展现二维风洞的流场特性，分析了各
参数对模型流动的展向均匀性的影响。
１ 计算方法
１．１ 控制方程 以自由来流音速Ｃ 、密度Ｐ 、温度 、粘性系数 和机翼的平均气动弦长￡为特 征量，在直角坐标系中无量纲化的Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ方程的积分形式可写成：
ａ ＋ Ｓ‘ 惫 ㈩
其中，
Ｑ＝ ｐ
ｐｕ
，ｏｒ
，ｏｗ
ｐＥ 维普资讯 第１期 跨音速翼型试验侧壁干扰数值模拟研究 ７
【ｐｖ ｐｗ ＿Ｊ ｐｕ ２＋ ｐｕ
ｐｗ ２＋ｐ
ｗ
Ｉ ＝ Ｏ Ｏ Ｏ
ｔＨ ｔ ｘ）， ｔ
ｔ ｙｘ ｔ ｔ性 ｔ“ ｔ翠 ｆ ｚｚ （ｐｘ （ｐ ｙ （ｐｚ
各物理量的含义在此省略。
船舶浅水航行下沉量和纵倾的数值计算
吴明;王骁;应荣镕;侯建军;石爱国
【摘 要】基于CFD方法对船舶浅水航行航态变化问题进行研究.通过同时求解RANS方程和刚体运动学方程对船舶浅水航行流场进行数值模拟,并根据浅水流场空间受限的特点,采用三种动网格相结合的方法,解决船舶在浅水中航行时航态变化的网格更新问题,在数值模拟中还考虑了螺旋桨旋转的影响.文中以S60船模(Cb=0.6)为对象,计算了其浅水航行的下沉量和纵倾值,计算结果与船模水池试验数据对比,吻合良好.
【期刊名称】《船舶》
【年(卷),期】2013(024)003
【总页数】5页(P7-11)
【关键词】计算流体力学;螺旋桨;浅水;下沉;纵倾
【作 者】吴明;王骁;应荣镕;侯建军;石爱国
【作者单位】海军大连舰艇学院 航海系 大连 116018;海军大连舰艇学院 航海系
大连 116018;海军大连舰艇学院 航海系 大连 116018;海军大连舰艇学院 航海系
大连 116018;海军大连舰艇学院 航海系 大连 116018
【正文语种】中 文
【中图分类】U661.3
船舶在浅水航行时，由于船体周围流场的压力和速度分布不均匀，会产生比较明显的下沉现象，尤其是大型船舶在浅水高速航行时，船体下沉现象更加明显，这已经成为影响船舶浅水航行安全的重要因素之一。为了确保船舶航行安全，许多学者对船舶浅水航行的下沉现象进行了理论研究和试验，最具代表性的是1967年，Tuck利用细长体理论提出的计算公式［1］。后期在Tuck公式的基础上，学者们又发展了许多解析式及半经验的计算公式。第23届ITTC操纵性委员会专门对浅水及受限水域船舶的操纵性问题进行研究总结，并推荐一些实际广泛应用的计算公式［2-5］，对保证船舶浅水航行安全起到一定的指导作用。
虽然针对船舶浅水域航行下沉量的研究已取得不少成果，但这些研究多基于势流理论方法，忽略了流体的粘性影响，而船舶浅水流场与船体及水底的壁面效应密切相关；因此，采用势流方法研究船舶浅水流场有一定的局限性。近年来，计算机技术的飞速发展为采用粘性流方法研究船舶水动力学问题提供了有利的条件，粘性流方法在船舶阻力、耐波性、操纵性等方面取得了不少成果。然而，目前关于考虑浮态变化船舶浅水航行数值模拟研究比较少，主要原因是在浅水流场中，船底与水底之间的空间狭小，采用简单的动网格方式，难以实现船体浮态变化的模拟。此外，现有的船舶浅水粘性流场数值模拟尚未考虑螺旋桨的影响，而受螺旋桨的排出流影响，船艉部流场会发生变化，这将会影响船舶在浅水中的航态，因此也是需要深入研究的问题。
第６卷第２期 南京师范大学学报（工程技术版） Ｖｏ１．６ Ｎｏ．２ ２００６年６月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＮＪＩＮＧ ＮＯＲＭＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ） Ｊｕｎ，２００６
多喷管引射器试验研究与数值模拟
缪亚芹，王锁芳，吴恒刚 （南京航空航天大学能源与动力工程学院，江苏南京２１００１６） ［摘要］ 为了探索多喷管引射器综合性能的影响因素，对五喷管超音速引射器用实验的方法得到动量修正系数与引射系 统尺寸的关系曲线．在不同主喷管分布圆直径、混合管长径比、主次流压比以及扩压比情况下，对多喷管引射系统动量修正 系数进行了实验研究和数值计算．结果表明：在所有工况下，引射性能随主次流压比和主流流量的增大而减小；随着主喷管 数增加、喷管喉郭直径减小、扩压管长度增加，引射器的 性能在一定范围内得到提高．混合管长径比与主喷管分布方式的相 互作用对引射性能的影响很大．同时使用ＦＬＵＥＮＴ软件对不同几何尺寸下的引射器进行数值模拟，并与试验结果进行了对 比，结果表明数值模拟结果与试验结果符合较好． ［关键词］ 多喷管，引射器，试验研究，数值计算，动量修正系数 ［中图分类号］Ｖ２１１．７３；Ｖ２３１．３［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７２—１２９２（２００６）０２－００６８－０４
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ Ｍｕｌｔｉ・ｎｏｚｚｌｅ Ｅｊｅｃｔｏｒ ＭＩＡＯ Ｙａｑｉｎ，ＷＡＮＧ Ｓｕｏｆａｎｇ，ＷＵ Ｈｅｎｇｇａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｒａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉ—ｎｏｚｚｌｅ ｅｊｅｃｔｏｒ，ｗｅ ｄｏ ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｆｉｖｅ－－ｎｏｚｚｌｅ ｅｊｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｍｅｎｔｕｍ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ Ｋｍ ａｎｄ ｇｅ—－ ｏｍｅｔｒｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｅｊｅｃｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｈｓ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｉｎ ａｎｙ ｃａｓｅｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ－ｎｏｚｚｌｅ ｅｊｅｃｔｏｒ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒａｔｉｏ ｏｒ ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｆｌｏｗ， ａｎｄ ｉｎ ｃｅｒｔａｉｎ ｒａｎｇｅｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｆｌｏｗ ｎｏｚｚｌｅ ａｓ ｗｅｌｌ，ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ，ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍ－ ａｎｔｅ ｇｏｅｓ ｄｏｗｎ ａｓ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｄｉｆｆｕｓｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｎｏｚｚｌｅ ｔｈｒｏａｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｍｉｘｉｎｇ ｐｉｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｎｏｚｚｌｅ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｊｅｃｔｏｒ，ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｐａ・ ｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｒｅｓｕｈｓ ａｇｒｅｅ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ， Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｕｈｉ—ｎｏｚｚｌｅ，ｅｊｅｃｔｏｒ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｍｏｍｅｎｔｕｍ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ
第３４卷第３期 ２０１２年６月 工程抗震与加固改造 Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｉｎｇ Ｖｏ１．３４．ＮＯ．３ Ｊｕｎ．２０ｌ２ ［文章编号］ １００２—８４１２（２０１２｝０３—００６４—０５ 高强混凝土ＳＨＰＢ试验的数值模拟研究 王慧英（广东建设职业技术学院，广东广州５１０４４０） ［提要］ 利用大型有限元分析软件ＬＳ—ＤＹＮＡ对高强混凝土的ＳＨＰＢ冲击压缩过程进行了数值模拟，再现了高强混凝土试 件在冲击压缩试验过程中的破坏过程，得到了不同应变率下的应力一应变曲线。模拟研究还发现：试件内部应力波经过多次 来回反射后趋于稳定，较好的符合均匀性假定。混凝土试件从边界处的开裂破坏逐渐发展到内部的压碎破坏。 ［关键词］ 高强混凝土；ＳＨＰＢ；数值模拟；应力；应变 ［中图分类号］ＴＵ３１３；ＴＵ３７７ ［文献标识码］ Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＨＰＢ Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｗａｎｇ Ｈｕｉ—ｙｉｎｇ（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０４４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｌｉｔ Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂａｒ（ＳＨＰＢ）ｔｅｓｔ ａｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｏａｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＬＳ・ＤＹＮＡ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｒｉｏｒ ｔｏ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ＳＨＰＢ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｔｈａｔ ｉｔ ｂｅｔｔｅｒ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ａｒｅ ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ ｉｎｉｔｉａｌｌｙ ｆｏｒｍ ｔｈｅ ｅｄｇｅ ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｔｏ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｓｐｌｉｔ Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂａｒ（ＳＨＰＢ）；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔｒｅｓｓ；ｓｔｒａｉｎ Ｅ－ｍａｉｌ：１３６９６５６７１６＠ｑｑ．ｅｏｍ 高强？昆凝土是用常规的水泥、沙、石作为原料， 适用常规的制作工艺，依靠掺加高效减水剂和少量 的活性粉末而形成的。近１０多年来除了在交通和 建筑结构抗震等领域中对高强混凝土材料的应用开 发取得了长足的进展外，在军事方面也在致力开发 这种材料用于复合装甲、防护工程抗侵彻与结构抗 暴等领域 。 。然而对于高强混凝土抗冲击性能的 有效研究方法仍然是试验，也即采用实战武器来攻 击防护工程目标 ，但是这种试验一般要求场地 大、耗费的财力大，不够经济、适用。随着现代数值 分析技术及高速计算机的发展，运用计算机来模拟 混凝土的冲击问题已经得到广泛的应用。。 。而且 通过数值模拟可以发现试验中很难观测到的微秒级 的瞬态过程，包括被测目标的形貌演变过程，目标内 的应力变化全过程等。因此，本文采用有限元分析
