本文關鍵詞：垂直出水超空泡與自由面相互作用時的三維流場實驗及數(shù)值模擬研究

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【摘要】：超空泡技術的出現(xiàn)使得水下航行體的減阻提速獲得了突破性的進展，通過利用超空泡技術能夠大幅度的提高航行體的運動速度和射程，是一種革命性的減阻方法，在軍事、運輸船舶、海上人員急救等方面有著非常重要的應用價值。航行體表面帶超空泡出水過程是超空泡流體動力學研究中的一個重要部分，整個過程航行體周圍所處的環(huán)境在短時間內發(fā)生了劇烈的變化，涉及到物體的出水、空泡的流動、多相流以及邊界層等理論。本文通過運用實驗和數(shù)值模擬相結合的方法對航行體出水這一復雜過程進行研究。 通過利用本課題組自行設計研制的一套細長體出水實驗裝置對不同長徑比、不同頭部形狀、不同局部結構、不同空化器直徑、不同空化器長度以及不同尾部結構的細長體展開實驗研究，用高速相機記錄下細長體表面帶超空泡出水的整個過程，并計算出細長體在不同工況下的運動速度、空化數(shù)、阻力系數(shù)等參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內，合適的增大細長體的長徑比有利于細長體的水下運動減阻；細長體頭部的錐角角度越小，其水下高速運動時越容易發(fā)生偏轉，，彈道穩(wěn)定性越差，錐角越大越容易產生超空泡，空化特性越好；細長體具有局部凸起時不利于其水下運動的減阻，具有局部凹槽時對其減阻特性沒有太大的影響；合適的增大細長體的空化器直徑和長度能夠提高其水下的減阻效果；不同尾部結構的細長體中半球形尾部的細長體減阻效果最好。此外，還測量出不同空化數(shù)下的超空泡形態(tài)輪廓以及尺寸變化的規(guī)律，與研究超空泡的先驅提出的半經驗公式進行了對比。 限于實驗條件及測量誤差，在實驗研究的基礎上利用ANSYS仿真軟件對長徑比為11、15的細長體分別進行了表面帶超空泡出水過程的二維、三維數(shù)值研究，并將仿真結果與實驗結果進行了比較分析。
【關鍵詞】：垂直出水 水下航行體 超空泡 自由面
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1、本課題的研究背景及意義9-10
• 1.2、國內外相關內容的研究進展10-14
• 1.2.1 國外超空泡技術研究進展10-12
• 1.2.2 國內超空泡技術研究進展12-14
• 1.3、本論文的主要研究內容14-16
• 第二章 超空泡航行體出水相關原理分析16-24
• 2.1 空化和超空泡16-19
• 2.1.1 空化16-17
• 2.1.2 超空泡17-19
• 2.1.3 超空泡的相似準則參數(shù)19
• 2.2 Logvinovich 空泡橫截面獨立性膨脹原理19-22
• 2.3 超空泡的形態(tài)特征22-23
• 2.4 本章小結23-24
• 第三章 不同工況下細長體帶超空泡出水實驗研究24-68
• 3.1 高速物體出水實驗裝置和實驗方法24-28
• 3.1.1 高速物體出水實驗裝置介紹24-26
• 3.1.2 實驗所用細長體的幾何規(guī)格26-27
• 3.1.3 實驗的測量方法27-28
• 3.2 不同工況細長體出水實驗28-61
• 3.2.1 不同長徑比的細長體出水超空泡流動28-38
• 3.2.2 不同頭部形狀的細長體出水超空泡流動38-44
• 3.2.3 不同局部結構的細長體出水超空泡流動44-47
• 3.2.4 不同空化器直徑的細長體出水超空泡流動47-52
• 3.2.5 不同空化器長度的細長體出水超空泡流動52-56
• 3.2.6 不同尾部結構的細長體出水超空泡流動56-61
• 3.3 出水過程中細長體表面空泡形態(tài)變化61-67
• 3.3.1 超空泡尺寸變化規(guī)律61-65
• 3.3.2 超空泡外形輪廓65-67
• 3.4 本章小結67-68
• 第四章 細長體出水過程的數(shù)值研究68-83
• 4.1 控制方程和數(shù)值方法68-73
• 4.1.1 基本控制方程68-70
• 4.1.2 湍流模型70-71
• 4.1.3 動網格技術71-73
• 4.2 細長體表面帶超空泡出水過程二維數(shù)值模擬73-77
• 4.2.1 劃分網格、設定邊界條件73-75
• 4.2.2 仿真結果及分析75-77
• 4.3 細長體表面帶超空泡出水過程三維數(shù)值模擬77-82
• 4.3.1 劃分網格、設定邊界條件78-79
• 4.3.2 仿真結果及分析79-82
• 4.4 本章小結82-83
• 第五章 總結與展望83-85
• 5.1 本文總結83-84
• 5.2 研究展望84-85
• 參考文獻85-89
• 附錄89-110
• 致謝110-111
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果111

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1011001