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多柔体系统动力学建模与优化研究进展

作者：孙加亮; 田强; 胡海岩 刊期：2019年第06期

多柔体系统是由柔性部件和运动副组成的力学系统,在航空、航天、车辆、机械与兵器等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型的代表包括柔性机械臂、直升机旋翼、卫星的可展开天线、太阳帆航天器等.近年来,随着工程技术的发展,多柔体系统动力学问题日益突出,尤其是含变长度柔性部件的多柔体系统,不仅涉及其动力学建模与计算,还涉及其动力学优化设...

海洋工程研究进展与展望

作者：李家春 刊期：2019年第06期

蔚蓝的海洋令人向往,咆哮的海洋让人敬畏,冰冻的极地使人却步.尽管古希腊在爱琴海已有海上商贸,但直至15世纪以后才有郑和下西洋、麦哲伦环球航行和达尔文随舰全球考察的壮举,在海洋中开采资源和拓展空间更非易事.现代海洋科学迟至19〜20世纪之交萌芽,50年后,物理海洋学方逐步成熟.相应地,1947年墨西哥湾的首座平台下水标志了海洋工程的发端,而...

非线性海洋内波的理论、模型与计算

作者：王展; 朱玉可 刊期：2019年第06期

海水因盐度与温度的垂向差异造成密度层结现象,进而由于海洋系统的内部扰动(如海潮流过局部隆起的海底地形)与外部扰动(如死水现象)造成等密面的波动,这一现象称为"内波".内波在全球范围内大量存在,尤其是在海峡入海口等密度层结现象较为明显和稳定的区域会有内波频繁活动.海洋通常呈现"三明治"状的结构:密度相对稳定的混合层与深水层,以及位于...

孤立波与淹没平板相互作用的三维波面和水动力实验研究

作者：王千; 刘桦; 房詠柳; 邵奇 刊期：2019年第06期

在波浪水池中进行了孤立波作用下有限长度和有限宽度淹没平板的三维模型水池实验.首次应用多目视觉立体重构技术测量局部三维自由表面变形,该系统的有效测量水平范围为1.7 m×1.6 m.用4个三分力测力传感器组成水下测力系统,在不影响波面的情况下测量孤立波对平板的作用力和力矩.针对波浪不破碎的情况,选择0.4 m水深和0.16 m波高的来波条件,平板淹...

三层流体中斜入射波作用下半无限板的水弹性响应

作者：浦俊; 卢东强 刊期：2019年第06期

解析地研究了在三层流体中斜入射波浪与半无限弹性板的相互作用引起的波散射和板的水弹性响应.三层流体在界面处的密度发生阶跃,各层为一常数.假设流体不可压缩、无黏、流体运动无旋.在线性势流理论框架下,使用本征函数展开法和内积式给出波板相互作用的半解析解.根据色散关系分析,得到了表面波模态和界面波模态入射时的临界入射角.随着物理参数...

近壁面柱体涡激振动的迟滞效应

作者：刘俊; 高福平 刊期：2019年第06期

柱体涡激振动是典型的流固耦合问题,其响应规律大多是在升速流动和远离壁面条件下获得的.而自然环境流动通常不断经历升速和降速过程,近壁面柱体的涡激振动可呈现与远离壁面柱体不同的响应特征.本研究结合大型波流水槽,设计了具有微结构阻尼的柱体涡激振动装置.基于量纲分析,开展系列水槽模型实验,通过同步测量柱体涡激振动位移时程和绕流流场变...

风浪联合发电系统水动力学研究进展

作者：周斌珍; 胡俭俭; 谢彬; 丁波寅; 夏英凯; 郑小波; 林志良; 李晔 刊期：2019年第06期

随着化石能源枯竭和全球变暖等环境问题的日益严重,海洋可再生能源(海上风能、波浪能和潮流能)成为研究热点.为了有效开发海洋可再生能源,降低成本,多种能源综合开发成为现阶段的趋势.海上风能与波浪能结合具有广阔的应用前景,联合发电系统不断创新.水动力性能是联合发电系统与波浪相互作用的重要基础.本文简要介绍多种应用在联合发电系统上的水...

基于时域解耦算法的多液舱浮式结构物运动模拟

作者：张崇伟; 宁德志 刊期：2019年第06期

对于带有多个晃荡液舱的浮式结构物,浮体的运动、外场水动力以及各舱内的液体晃荡力会实时相互决定,发生复杂的耦合作用.为准确模拟多液舱浮式结构物的运动,本文引入一种有效的时域解耦算法.该方法以模态分解法为基础,通过对浮式结构物所受外域水动力和各液舱内非线性晃荡力进行模态分解,最终形成时域解耦运动方程,无需迭代求解过程即可显式计算...

水中高压脉动气泡水射流形成机理及载荷特性研究

作者：李帅; 张阿漫; 韩蕊 刊期：2019年第06期

具有脉动特性的气泡(如水下爆炸气泡、螺旋桨空泡和气枪气泡)动力学行为很大程度上取决于其边界条件.实验已证实,近自由液面气泡在坍塌过程中常常产生背离自由液面的水射流现象,而近刚性边界气泡在坍塌阶段产生朝向壁面的高速水射流,严重威胁水中结构的局部强度.前人基于Rayleigh-Plesset气泡理论和"Bjerknes"力来预测气泡射流方向,然而理论方法...

单空泡与自由液面相互作用规律研究进展

作者：郭文璐; 李泓辰; 王静竹; 王一伟; 黄晨光 刊期：2019年第06期

空化与空泡溃灭现象普遍存在于自然界、水力机械和生物医学等领域.空泡与自由面相互作用会产生瞬态强烈耦合,涉及到空泡非球形溃灭、自由面非线性变形及失稳等现象,是流体力学领域重要的前沿与基础问题.本文围绕这一热点,从空泡非球形演化和自由面变形规律角度出发,概述和归纳近年该领域的研究进展与成果.对于近自由面空泡的非球形演化,基于表征...

波浪扰动下河口幂律异重流的动力场分布特性

作者：徐海珏; 吴金森; 白玉川 刊期：2019年第06期

河口底层浮泥异重流的运动特性对于河口维持以及港口航道泥沙淤积过程具有重要的作用,是海岸学科研究的关键内容,也是热点内容之一.本文首先综述了河口泥沙异重流研究的重要意义,分析并总结了各家异重流理论模型的不同点和适应条件;其次,根据本文研究问题的实际需要,构建了波浪与底泥相互作用的双层流体理论分析模式,将上层流体简化为常见的牛顿...

波浪破碎的一种混合湍流模拟模式

作者：詹杰民; 李熠华 刊期：2019年第06期

近岸波浪的变形与破碎,一方面影响水体与泥沙运输,另一方面对消波护岸具有指导意义.本文提出一种三维混合湍流模拟模式方法,将求解区域分为造波区、波浪传播区和消波区.造波区采用层流模式,通过基于Fluent的二次开发的UDF方法在边界进行速度造波.这种方法在给定入口速度的条件下,根据已知波高进行精准插值,从而控制水的体积分数.在波浪传播区域,...

船舶与海洋平台结构冰载荷的高性能扩展多面体离散元方法

作者：刘璐; 尹振宇; 季顺迎 刊期：2019年第06期

船舶与海洋平台结构的冰载荷是寒区海洋工程结构物设计中的关键参数,而离散元方法是有效计算结构冰载荷的重要手段.本文采用基于闵可夫斯基和原理的扩展多面体离散元方法模拟船舶与海洋平台结构的相互作用过程.其中,构造扩展多面体的近似包络函数并建立了基于优化模型的快速接触搜索算法;考虑单元间粘结作用的刚度软化过程建立了单元间的粘结-破...

低雷诺数串列双方柱流致振动质量比效应的数值研究

作者：杜晓庆; 邱涛; 赵燕 刊期：2019年第06期

主动射流控制水翼空化的数值模拟与分析

作者：王巍; 唐滔; 卢盛鹏; 张庆典; 王晓放 刊期：2019年第06期

为了改善高速流动工况下水翼吸力面上流场的空化特性,提出了水翼表面主动射流对绕水翼周围流动加以控制的方法.基于密度分域滤波的FBDCM混合湍流模型联合Zwart-Gerber-Belamri空化模型,分析了来流空化数为0.83,来流攻角为8°,射流位置距水翼前缘为x=0.19c时,主动射流对于水翼吸力面上流动的空化特性和水动力特性影响.对回射流的强度进行了量化分...