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高聚物管道流超大尺度结构特征实验研究
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作者 禹东峰 刘建华 +2 位作者 穆科宇 韩迪熹 钟强 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期23-30,共8页
高聚物减阻在管道输送中发挥着重要作用。管道湍流中的相干结构与高聚物减阻机理密切相关。实际工程中的管道流动大多为高雷诺数流动,高雷诺数管道流中最主要的含能相干结构为10倍管径量级的超大尺度结构。本文对高雷诺数高聚物管道流... 高聚物减阻在管道输送中发挥着重要作用。管道湍流中的相干结构与高聚物减阻机理密切相关。实际工程中的管道流动大多为高雷诺数流动,高雷诺数管道流中最主要的含能相干结构为10倍管径量级的超大尺度结构。本文对高雷诺数高聚物管道流中的超大尺度结构进行实验研究。开展了4种高聚物浓度(以质量分数表征)、3种雷诺数共12组TR-PIV(Time-Resolved Particle Image Velocimetry)实验,使用预乘谱对超大尺度结构的尺度和强度特征进行了分析。研究结果表明:在相同雷诺数下,随着高聚物浓度增大,中心流区超大尺度结构的尺度和强度均明显增大,且与大尺度结构的强度之比也显著增大;在较高浓度下,超大尺度结构取代大尺度结构,成为了外区的主导含能结构。 展开更多
关键词 高聚物稀溶液 粒子图像测速 减阻 管道湍流 超大尺度结构 预乘谱分析
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水下航行体首部边界层转捩噪声源定位研究 被引量:1
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作者 徐琛 李晓东 +2 位作者 柏宝红 黄红波 刘建华 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期52-58,共7页
为研究水下航行体首部边界层转捩区的噪声特性及声源位置,本文采用缩比SUBOFF模型在高速水洞中开展了试验研究。水洞试验段来流速度为3~7 m/s,基于模型长度的雷诺数为10^(7)量级,首部表面布置14支脉动压力传感器,测量了首部层流边界层... 为研究水下航行体首部边界层转捩区的噪声特性及声源位置,本文采用缩比SUBOFF模型在高速水洞中开展了试验研究。水洞试验段来流速度为3~7 m/s,基于模型长度的雷诺数为10^(7)量级,首部表面布置14支脉动压力传感器,测量了首部层流边界层、转捩和湍流边界层的脉动压力场。为定位声源位置,采用传声器阵列进行了水下航行体首部主要噪声源的三维声源定位,定位方法为基于小波变换的函数波束形成方法。试验结果表明:随着来流速度增大,首部边界层转捩起始位置不断向前移动,同时脉动压力频谱中的中频分量显著增加。声源定位结果表明:水下航行体首部主要噪声源呈三维环形分布,且声源所在流向位置与边界层转捩区位置基本重合,表明边界层转捩区是水下航行体首部的主要噪声源。 展开更多
关键词 水下航行体 边界层转捩 水动力噪声 导流罩 自噪声 三维声源定位 噪声源
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水下回转体首部边界层流动稳定性及自然转捩研究进展综述 被引量:1
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作者 刘竟成 刘建华 张永明 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期40-51,共12页
水下回转体首部边界层自然转捩是重要的流动现象,与水下航行体的流动噪声密切相关。流动稳定性理论是研究边界层转捩的重要方法。本文首先介绍了水下回转体首部边界层流动稳定性研究的4个发展阶段;其次介绍了自然转捩的预测方法,包括经... 水下回转体首部边界层自然转捩是重要的流动现象,与水下航行体的流动噪声密切相关。流动稳定性理论是研究边界层转捩的重要方法。本文首先介绍了水下回转体首部边界层流动稳定性研究的4个发展阶段;其次介绍了自然转捩的预测方法,包括经验和半经验两类;然后介绍了转捩位置控制常用方法,包括改变首部线型、使用超疏水材料、控制壁面温度和在表面加入抽吸;最后基于当前的研究进展,对水下回转体首部边界层转捩研究提出了建议。 展开更多
关键词 水下回转体 自然转捩 流动稳定性 转捩预测 转捩控制
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水凝胶延迟水下回转体边界层自然转捩机理研究
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作者 刘建华 张彬 +4 位作者 徐良浩 张占阳 潘翀 张永明 朱文博 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-13,共13页
水下航行体首部声纳探测能力与边界层转捩密切相关。本文开展了水凝胶超材料在延迟水下航行体边界层自然转捩方面的应用基础研究,并探究了其内在机理。在高速水洞中分别开展了刚性和水凝胶表面的SUBOFF模型总阻力系数与二维瞬时速度场... 水下航行体首部声纳探测能力与边界层转捩密切相关。本文开展了水凝胶超材料在延迟水下航行体边界层自然转捩方面的应用基础研究,并探究了其内在机理。在高速水洞中分别开展了刚性和水凝胶表面的SUBOFF模型总阻力系数与二维瞬时速度场大视场PIV实验测试,采用多路径积分算法对SUBOFF模型周围脉动压力场进行估算;结合刚性SUBOFF模型边界层流动线性稳定性分析与PIV流场测试结果,获得刚性SUBOFF模型边界层自然转捩特性;采用“比光强”算法,对低速水洞中水凝胶表面SUBOFF模型局部形变与近壁区速度场进行频谱分析,揭示水凝胶表面流−固耦合作用机制;基于法向瞬时速度分量的连续子波变换,对边界层瞬时流场间歇性进行分析,揭示水凝胶在流−固耦合作用下延迟SUBOFF模型边界层自然转捩的机理。 展开更多
关键词 水下航行体 自然转捩 流动稳定性 转捩延迟 水凝胶超材料
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深海逃逸舱射流注水均压过程仿真分析
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作者 吴宪 周鑫涛 +1 位作者 郭杨阳 王海宁 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第11期31-35,共5页
以深海逃逸舱射流注水均压过程为研究对象,采用LMS Amesim和Fluent软件对射流过程中射流速度、注水时间、射流冲击压力进行仿真计算。结果表明:当外界海水压力一定时,随着注水管路通径的增大,射流最大流速略微增大,注水时间明显减小,且... 以深海逃逸舱射流注水均压过程为研究对象,采用LMS Amesim和Fluent软件对射流过程中射流速度、注水时间、射流冲击压力进行仿真计算。结果表明:当外界海水压力一定时,随着注水管路通径的增大,射流最大流速略微增大,注水时间明显减小,且随着管径的增大注水时间的变化幅度逐渐减少;而射流对目标靶面的冲击压力、冲击力随管径增大明显增大,呈直线增长趋势。说明注水管径对注水时间和射流冲击的影响作用是相向冲突的,本文的计算与分析结果为逃逸舱注水管径的选取提供参考。 展开更多
关键词 射流注水 射流速度 注水时间 射流冲击压力
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深海载人平台总体任务可靠性分配方法
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作者 郝恒 曹海斌 张康 《船海工程》 北大核心 2023年第5期90-94,共5页
考虑到深海载人平台任务类型多样,不同作业任务之间差异较大,传统的以单一任务进行任务可靠性分配不适用于深海载人平台,根据任务频次占比提出平均任务可靠度的概念,考虑执行不同任务时涉及的系统、系统工作时间和所携带作业装备的差异... 考虑到深海载人平台任务类型多样,不同作业任务之间差异较大,传统的以单一任务进行任务可靠性分配不适用于深海载人平台,根据任务频次占比提出平均任务可靠度的概念,考虑执行不同任务时涉及的系统、系统工作时间和所携带作业装备的差异,提出两种深海载人平台总体任务可靠性分配方法,算例分析两种方法的优劣与适用范围,两种方法都能兼顾多项作业任务,并根据任务难度和作业装备自身的可靠度水平,对各项作业分系统分配不同的任务可靠度指标。 展开更多
关键词 深海载人平台 任务可靠性分配 多样任务 平均任务可靠度
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水压驱动两级提拉式水下发射装置内弹道建模 被引量:1
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作者 丁彦超 王宝寿 +2 位作者 吴文婷 刘新辉 童心 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期594-605,共12页
针对大深度环境水下发射技术需求,提出一种利用水压驱动两级提拉式水下新型发射方案。利用大深度环境高压水驱动两级活塞实现武器快速发射。建立武器出管过程动力学模型,开展高压水驱动方案原理验证试验,并与高压气体驱动方案进行了对... 针对大深度环境水下发射技术需求,提出一种利用水压驱动两级提拉式水下新型发射方案。利用大深度环境高压水驱动两级活塞实现武器快速发射。建立武器出管过程动力学模型,开展高压水驱动方案原理验证试验,并与高压气体驱动方案进行了对比分析。研究结果表明:水压驱动与气体驱动方案的内弹道结果基本一致,高压水发射方案在大深度环境具有显著优势;加速度峰值出现在发射瞬时和级间转换过程,级间转换过程武器加速度存在显著的陡变现象;水下发射武器出管过程弹道预报结果得出,在发射水深100~500 m条件下,武器出管过程最大速度范围为7.4~15.3 m/s,最大加速度小于100 m/s 2;研究结果验证了水压驱动两级活塞式发射方案的可行性,为装置的进一步研制开发提供了设计依据。 展开更多
关键词 大深度水下发射 水压驱动 两级活塞缸 内弹道建模
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密度分层介质中水下航行体绕流涡演化特性
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作者 张彬 周根水 +3 位作者 高德宝 杜欣明 樊晓冰 刘建华 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期31-39,共9页
在真实海洋环境中,海水存在密度分层。当水下航行体在密度分层界面附近航行时,其尾流会破坏初始密度分层界面,形成分层尾迹。分层尾迹是非声目标特征之一,分层尾迹探测已成为水下航行体探测的新兴技术。为建立分层环境水下航行体尾迹探... 在真实海洋环境中,海水存在密度分层。当水下航行体在密度分层界面附近航行时,其尾流会破坏初始密度分层界面,形成分层尾迹。分层尾迹是非声目标特征之一,分层尾迹探测已成为水下航行体探测的新兴技术。为建立分层环境水下航行体尾迹探测的理论基础和方法,应先探明水下航行体绕流涡系在密度分层介质中的发展演化特性。本文以缩比SUBOFF模型为研究对象,开展了实验测试和大涡模拟,得到了水下航行体绕流涡系在密度分层介质中的精细流场,大涡模拟和实验测试结果与相关文献测试结果基本吻合。研究发现:由于模型尾部分离涡存在强非定常性,尾流中盐水与淡水的掺混表现出多尺度特征;较强的孤立涡结构在掺混分层流体的过程中,逐渐演化为规则结构并脱离分层主界面,分层界面在一定宽度范围内整体呈现出离散特征。研究表明,基于密度梯度的尾迹探测手段可以对水下航行体尾流场进行有效探测。 展开更多
关键词 水下航行体 密度分层 尾流 大涡模拟 粒子图像测速 SUBOFF模型
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激流丝扰动下回转体边界层流动转捩的模态特征
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作者 赵祎佳 肖加兵 +2 位作者 刘建华 李孝检 赵明 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期59-67,共9页
水下航行体首部边界层转捩会产生较强的噪声,严重影响其通信及探测性能。为探明诱发水动力噪声的主要流动结构,本文以SUBOFF缩比模型为研究对象,采用高速水洞实验及大涡模拟方法,获得激流丝扰动下的水下回转体边界层流场。研究发现:边... 水下航行体首部边界层转捩会产生较强的噪声,严重影响其通信及探测性能。为探明诱发水动力噪声的主要流动结构,本文以SUBOFF缩比模型为研究对象,采用高速水洞实验及大涡模拟方法,获得激流丝扰动下的水下回转体边界层流场。研究发现:边界层内流动在激流丝下游形成分离泡,在分离泡中后部发生转捩,诱发了大量多尺度非定常涡系。采用本征正交分解方法研究了边界层转捩区流向、法向速度脉动及压力脉动的模态特征,发现流向速度脉动的主导模态是分离泡及其沿流向的破碎和下游流向涡,其中分离泡区域流向速度脉动为低于3000 Hz的复合频率,下游流向涡为低于200 Hz的低频结构。法向速度脉动与压力脉动模态特征相似,都呈现出高频、宽频脉动特征,在分离泡附近强度最大。由此推测,分离泡及其破碎是边界层转捩的主要诱因,其诱发的法向速度脉动是产生高/宽频噪声的主要原因,流向速度脉动仅与低频噪声有关。 展开更多
关键词 水下回转体 激流丝 大涡模拟 本征正交分解 模态特征
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“水下航行体首部边界层转捩与致声机理”专栏简介
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作者 刘建华 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期I0001-I0001,共1页
人类对边界层转捩的认识可追溯到19世纪末。1883年,奥斯鲍恩·雷诺(Osborne Reynolds)通过圆管流动显示实验证实流体中存在层流和湍流两种流态,提出了著名的流体力学无量纲数−雷诺数。20世纪初,路德维希·普朗特(Ludwig Prandtl... 人类对边界层转捩的认识可追溯到19世纪末。1883年,奥斯鲍恩·雷诺(Osborne Reynolds)通过圆管流动显示实验证实流体中存在层流和湍流两种流态,提出了著名的流体力学无量纲数−雷诺数。20世纪初,路德维希·普朗特(Ludwig Prandtl)提出边界层概念后,人们发现边界层流动同样存在层流和湍流两种流态,且与雷诺数密切相关:当雷诺数较低时,边界层流动为层流,当雷诺数增大并超过某一特定值(即临界雷诺数)时,边界层流动为湍流,而层流向湍流的转变,人们称之为“转捩”。 展开更多
关键词 边界层流动 临界雷诺数 圆管流动 水下航行体 无量纲数 路德维希 普朗特 特定值
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载人潜水器浮标收放绞车设计 被引量:1
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作者 姚晨佼 罗升 《水下无人系统学报》 2022年第5期650-655,共6页
针对载人潜水器深海长时间作业时有缆中继浮标的定位及通信需求,结合载人潜水器绞车在作业舱内水下环境工作、载人舱内智能控制的工作特点,提出了适合载人潜水器的水下浮标收放绞车技术方案,阐述了水下浮标收放绞车的工作原理、结构组... 针对载人潜水器深海长时间作业时有缆中继浮标的定位及通信需求,结合载人潜水器绞车在作业舱内水下环境工作、载人舱内智能控制的工作特点,提出了适合载人潜水器的水下浮标收放绞车技术方案,阐述了水下浮标收放绞车的工作原理、结构组成、主要性能参数计算以及液压和控制系统。结果显示该设计方案满足了载人潜水器浮标收放的工作需求,为该类型的绞车设计提供参考。 展开更多
关键词 浮标收放绞车 载人潜水器 有缆中继浮标
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翼身融合水下滑翔机运动仿真分析
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作者 刘传奇 朱仲本 刘杰 《造船技术》 2022年第2期12-18,92,共8页
针对回转体形状的水下滑翔机浅海水域滑翔能力弱的问题,以翼身融合水下滑翔机为研究对象,对其进行垂直面动力学模型的建立,并采用MATLAB/Simulink搭建运动模型仿真系统进行开环运动响应研究,分析执行机构的调节速度、浮力调节机构布局... 针对回转体形状的水下滑翔机浅海水域滑翔能力弱的问题,以翼身融合水下滑翔机为研究对象,对其进行垂直面动力学模型的建立,并采用MATLAB/Simulink搭建运动模型仿真系统进行开环运动响应研究,分析执行机构的调节速度、浮力调节机构布局方式对水下滑翔机运动性能的影响,得到有利于浅海水域滑翔作业的解决方案;研究水下滑翔机系统输入对运动响应参数的影响程度和定量关系,分析水下滑翔机翼身融合水下滑翔机滑翔比与运动角度关系,得到小角度滑翔可充分利用大滑翔比优势适应浅海水域滑翔作业的结论。 展开更多
关键词 翼身融合水下滑翔机 动力学建模 运动仿真 开环响应分析 浅海水域滑翔
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