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王星: 作品数：17 被引量：36H指数：4; 供职机构：中国船舶科学研究中心更多>>; 发文基金：中国人民解放军总装备部预研基金江苏省自然科学基金国家自然科学基金更多>>; 相关领域：交通运输工程理学一般工业技术水利工程更多>>

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船体、定子与导管相互干扰尾流特性的数值模拟与试验验证研究被引量：1: 2016年; 文章通过求解RANS方程,结合雷诺应力模型,数值模拟了水下航行体模型Sub A在不带导管、定子与带导管、定子两种不同状态下的尾流三向速度场,分析了船体、定子与导管相互干扰尾流特性,数值模拟给出了模型尾部不同半径上的三向速度与伴流分数,并与试验结果进行了对比分析,两者结果吻合得很好,研究表明文中所使用的数值计算方法可以有效地模拟尾部三向速度场。通过对比发现,定子与导管对尾流场有阻滞作用,且相互干扰尾流特性相当复杂。同时利用数值模拟方法探讨了尾部去流段长径比对尾流场的影响,计算了两种不同长径比回转体模型的尾部去流段边界层速度分布,详细分析了尾部外法线上速度分布和边界层厚度随长径比的变化,指出该模型尾部去流段相对短粗肥胖,导致逆压梯度相对较大且变化剧烈,从而导致边界层增厚,速度相对降低,卷吸携带作用减弱,最终桨盘面轴向速度分布产生相应变化。; 王星张楠谢华田于逵; 关键词：水下航行体数值模拟

基于自研CFD求解器的螺旋桨敞水数值模拟方法研究: 2020年; 论文基于自主研发的船舶水动力学CFD求解器,开展螺旋桨模型敞水数值模拟方法研究.以典型螺旋桨模型为对象,设计了包括3种计算方法和3种网格处理方式的计算方案,研究不同计算方法和网格形式对计算结果的影响.通过对比分析,给出了螺旋桨敞水性能数值计算的推荐方案.最后,采用推荐的计算方案开展了螺旋桨模型敞水性能计算应用测试,计算结果与试验数据符合良好,初步建立了基于自研CFD求解器的螺旋桨模型敞水数值模拟方法.; 金奕星吴乘胜王建春王星郑巢生

水面船形状因子的CFD计算研究被引量：3: 2021年; 本文介绍了针对水面船形状因子开展的CFD计算研究。为解决计算域中船舶艏部和艉部附近存在的低正交性、高扭曲率的低质量网格对计算精度和稳定性产生不利影响的问题,在CFD求解器中引入了非正交修正和梯度限制器。针对KVLCC2、KCS和“育鹏”轮三种典型船型,开展水面船形状因子CFD计算研究,并对计算结果进行了不确定度分析。结果表明,形状因子CFD计算结果以较高水平通过了不确定度分析的验证和确认,说明求解器较好地解决了关键局部区域低质量网格带来的问题,能够以较高的精度计算水面船形状因子。; 王星吴乘胜赵峰王建春金奕星; 关键词：CFD计算

精密水槽收缩段流场模拟与收缩曲线选型评估被引量：1: 2015年; 通过求解RANS方程,数值模拟了精密水槽收缩段的流场特性。针对两种不同出口尺寸不同收缩比的收缩段,选取了三种不同的收缩曲线来进行选型评估。根据壁面是否分离、逆压梯度变化缓和程度、出口速度均匀度,来判断不同收缩曲线的优劣。研究表明:对于出口尺寸为250 mm×20 mm、收缩比为30的收缩段,双三次收缩曲线是最优的;对于出口尺寸为250 mm×10 mm、收缩比为60的收缩段,维氏收缩曲线是最优的。本次数值模拟计算的工作可为精密水槽收缩段优化设计工作提供借鉴。; 王星沈雪田于逵; 关键词：数值模拟

中低雷诺数流动直接数值模拟的算法比较（英文）被引量：3: 2017年; 文章采用不同的算法对中低雷诺数方腔驱动流动进行了直接数值模拟,所用算法分别是人工压缩方法、SIMPLE算法以及PISO算法。三种算法均采用有限体积法基于交错网格技术离散N-S方程,时间项采用全隐格式离散,对流项采用QUICK格式离散,并将它们得到结果与Ghia发表的基准解进行了比对。文中分析了在同样的收敛条件下,不同算法之间的稳定性,收敛速率以及准确性的差异,发现PISO算法在较低雷诺数Re=400和Re=1 000情况下最准确,而人工压缩算法在雷诺数为5 000时最准确,在所有计算的不同Re数条件下,发现人工压缩法达到收敛所需时间都是最少的,这可以使它成为中低雷诺数下研究直接数值模拟最好的算法之一。; 王建春吴乘胜王星; 关键词：SIMPLE DNS 收敛速度

中等雷诺数方柱绕流的直接数值模拟及涡系分析被引量：6: 2019年; 作为一种典型的钝体绕流,方柱绕流具有物体几何外形简单而流场结构非常复杂的特性,常规的基于RANS的数值计算方法难以准确模拟。DNS不使用任何湍流模型,直接求解完整的非定常流动控制方程组,模拟包括脉动在内的湍流所有非定常流动量的时空演变过程,是湍流数值模拟中最精确的方法,在复杂流动数值模拟方面的应用潜力巨大。本文自主设计和编制并行数值模拟程序,使用基于"神威·太湖之光"国产CPU架构的大规模并行计算,开展了中等雷诺数(Re=10 000)方柱绕流的直接数值模拟。其中:不可压N-S方程组采用基于交错网格的有限体积法离散;压力-速度耦合采用SIMPLE算法处理;离散得到的代数方程组采用Gauss-Seidel迭代求解;时间步进采用Euler隐式格式,对流项采用QUICK格式,耗散项采用中心差分格式;数值模拟程序的并行化使用MPI方法处理。文中重点分析了方柱绕流的复杂涡系结构,同时给出了部分湍流统计结果,并通过与RANS和LES模拟结果的对比分析,展现了DNS在复杂精细流场模拟方面的优势。; 王建春吴乘胜王星徐金秀; 关键词：直接数值模拟方柱绕流涡系结构 MPI并行

基于LES与Powell涡声理论的孔腔流激噪声数值模拟研究被引量：11: 2015年; 孔腔流动中含有复杂的流体振荡,不但能够引起明显的噪声,而且会造成物体脉动压力和阻力的急剧增加,因而孔腔流动与流激噪声已经成为流声耦合研究领域的重要内容。文章首先对于Powell涡声理论进行了介绍,给出了涡声方程及其求解的详细推导过程,随后利用圆柱/机翼组合体与方腔流激噪声测试结果验证了计算方法的可靠性,最后采用大涡模拟方法结合Powell涡声方程数值计算了两型孔腔在不同水速下的流激噪声,并与中国船舶科学研究中心循环水槽试验结果进行了对比分析,结果表明数值计算方法能够较准确地预报孔腔流激噪声,并能展示孔腔内外涡旋结构。计算结果表明:在500 Hz以下的低频段,格栅1型孔腔的流激噪声显著高于格栅2型孔腔;在500 Hz-10 k Hz高频段,格栅2型孔腔流激噪声比格栅1型孔腔高,但随着流速的增高,两种孔腔流激噪声在高频段的幅值基本一致。这些现象与孔腔内的涡旋结构密切相关。文中对孔腔流激噪声的数值预报方法进行了验证,有益于理解孔腔非定常流动的物理机理,且为抑制孔腔流激噪声奠定了基础。; 张楠李亚王志鹏王星张晓龙; 关键词：大涡模拟

流激噪声数值计算方法及声学积分面影响性研究被引量：6: 2016年; 在流声耦合领域中,水下航行体复杂流动与流激噪声研究具有重要的学术意义与实用价值。文章对FWH声学类比方法、渗流FW-H声学类比方法、Kirchhoff方法与Powell涡声理论进行了物理内涵与数学公式的详细比较;然后利用大涡模拟结合四种声计算方法数值计算了三维NACA0015机翼、机翼/圆柱结合体、方腔产生的流激辐射噪声,并与国内外试验结果进行了对比,分析了四种声计算方法的计算精度与计算效率;最后,对围壳流激噪声进行了数值预报与试验验证,计算了围壳在不同水速下的流激噪声变化规律,并探讨了声学积分面对计算结果的影响。; 张楠王星谢华李亚; 关键词：大涡模拟 KIRCHHOFF方程

非定常自由面流动模拟的反扩散VOF算法研究: 2024年; VOF(Volume of Fluid)方法由于其良好的守恒性和网格适应性,且具有计算资源需求相对较小等优点,成为船舶水动力学领域自由面流动CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟的主流方法。但原始的VOF方法存在较为严重的界面扩散问题,导致模拟的界面厚度过大、空间分辨率不够,进而影响流场相关变量的计算精度,这一问题在非定常自由面流动模拟中尤为明显。本文针对上述问题,通过在VOF控制方程中引入人工对流项以达到抑制界面扩散、压缩界面厚度的目的,并采用隐式离散人工对流项的方式提高计算稳定性,形成了反扩散VOF算法。经Zalesak和剪切场等经典算例在不同数量网格下的测试验证,表明反扩散VOF算法能够大幅压缩界面厚度,同时明显减小质量误差。随后的三维无障碍溃坝算例和破舱进水算例,进一步证明了反扩散VOF算法在实际非定常流动模拟中能够更好地捕捉自由面并提高计算精度。; 李晓东吴乘胜王星王星张亚英; 关键词：自由面 VOF方法反扩散

基于非惯性系螺旋桨敞水自研求解器开发研究: 作为一种典型的由周期性旋转运动驱动的流动问题,螺旋桨敞水在非惯性坐标系下可以将非定常数值模拟转化为准定常数值模拟。本研究从惯性系下流动控制方程推导出非惯性系下流动控制方程,通过控制体边界速度修正、动量方程附加源项以及边界...; 金奕星吴乘胜王建春王星; 关键词：非惯性坐标系 SIMPLE算法; 文献传递

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