水力增阻器是一個利用水的阻力來實現(xiàn)高速運動物體減速的裝置。水力增阻器高速沖到水中并在自由面上運行是一個高度復(fù)雜的三維流動問題。其壁面不規(guī)則,曲率變化大,空間扭曲程度大,受到來流的強烈沖擊,增阻器壁面會發(fā)生形變,這是一個典型的流固耦合問題。本文應(yīng)用FLUENT軟件對增阻器周圍流場進行分析,通過ANSYS軟件參數(shù)化設(shè)計語言實現(xiàn)流場與增阻器壁面的流固耦合分析。主要工作如下:（1）根據(jù)水力增阻器的結(jié)構(gòu)特點和運行工況,建立了在直角坐標(biāo)系下其物理模型和三維紊流數(shù)學(xué)模型。同時對數(shù)值方程的離散、控制方程的求解、初始邊界條件、自由面重構(gòu)等問題進行了深入的研究,為水力增阻器在自由面附近的運動分析奠定理論基礎(chǔ)。（2）采用RANS方程和RNGκ?ε湍流模型,基于VOF方法模擬了增阻器從入流到出流的動態(tài)過程,其流場分布符合經(jīng)典流體動力學(xué)理論,模擬結(jié)果與實際觀測到的物理現(xiàn)象相符合。（3）對該類增阻器在自由面附近不同浸深、不同來流速度下阻力、升力特性進行了數(shù)值仿真計算,通過阻力系數(shù)、升力系數(shù)經(jīng)驗公式能夠預(yù)測增阻器所能提供的最大阻力值、最大升力值,節(jié)約計算時間和試驗成本,對增阻器的設(shè)計以及阻力預(yù)報提供參考依據(jù)。（4）... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

壁面函數(shù)示意圖

圖 2-2 VOF 函數(shù)描述Fig.2-2 Description of VOF function滿流體 A,成為流體網(wǎng)格；而當(dāng) C = 0時為空網(wǎng)格，那為界面網(wǎng)格，如圖 2-2 所示。在每個網(wǎng)格中C 一旦由面。重要的部分就是自由面的重構(gòu)。所謂自由面重構(gòu)就函數(shù)C 計算出單元內(nèi)自由面的形狀和方向，以便也給計算下一步的C 值作好準(zhǔn)備。同時由于數(shù)學(xué)方散性，非線性效應(yīng)，就必須對自由面進行重新構(gòu)體積的輸運量，與自由面的重構(gòu)沒有直接的聯(lián)系，場計算的精確性，對于每一時刻計算得到的自由面了幾種常見的格式。水平線來逼近自由面，根據(jù)相鄰流體的體積函數(shù)值

（d）HIRT 法重構(gòu) （e）KIM 法重構(gòu)圖 2-3 幾種常用 VOF 法對交界面采用的重構(gòu)方法3 Several common VOF method of interface used in reconstruct VOF 求解最基本的 hirt&Nihcols 型直線近似方法以及在自擬出與實際界面吻合的結(jié)果 Youngs’PLIC 型重構(gòu)技術(shù)[34]。ichols 型重構(gòu)技術(shù) Nichols 在提出 VOF 方法時，提出了用直線近似的界面重。它是在一個網(wǎng)格內(nèi)，用水平和豎直兩種直線近似該網(wǎng)格內(nèi)r-Acceptor）的差分逼近格式計算運動界面的流體體積函數(shù)方

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]三維自由面湍流場數(shù)值模擬及其在水利工程中的應(yīng)用[D]. 王志東.河海大學(xué) 2004
[2]自由面附近運動物體流場的數(shù)值與試驗研究[D]. 洪方文.中國船舶科學(xué)研究中心 2001

碩士論文
[1]自由面湍流場的數(shù)值模擬及其應(yīng)用[D]. 曾利.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[2]混流式水輪機轉(zhuǎn)輪流固耦合的動力特性分析[D]. 徐斌.西安理工大學(xué) 2006



本文編號：2961558