發(fā)布時間：2020-07-15 17:15

【摘要】：高速水下航行體由于其較大的運動速度極易在表面形成空化現(xiàn)象,對于航行體本身結(jié)構(gòu)強度及可控性都有著嚴重影響。主動充氣技術作為目前最有效的解決方案已受到高度重視。其原理主要是在航行體內(nèi)部設置氣源或直接通入略高于外界壓力的氣體,通過形成均一穩(wěn)定的氣泡抵消自然空化帶來的影響。本文基于勢流理論,采用邊界元氣泡動力學模型對水下近壁面排氣氣泡發(fā)展過程進行數(shù)值模擬。首先,根據(jù)熱力學方程、質(zhì)量守恒定律,推導氣泡內(nèi)壓力變化與通氣率之間的關系,確定通氣空泡的狀態(tài)方程。應用基礎理論建立氣泡運動的控制方程,然后采用數(shù)值方法分別得到軸對稱、三維數(shù)值模型。在探究氣泡形態(tài)變化之前,需要對數(shù)值模擬方法進行驗證。參考具有實際工程意義的縮比模型進行,根據(jù)其實際尺寸設置數(shù)值模型的參數(shù),模擬垂直運動狀態(tài)下的排氣氣泡形成過程。通過高速攝像機獲取氣泡形態(tài)變化圖并從中提取所需數(shù)據(jù)。將數(shù)值與實驗得到的氣泡維度變化數(shù)據(jù)進行比較,相互佐證,驗證模型的有效性。其次,分別建立垂直來流近壁面周向排氣縫及單孔排氣氣泡的數(shù)值模型,通過改變通氣率、來流速度、排氣孔半徑等物理量,探究其對氣泡形態(tài)變化的影響。最終,建立垂直來流雙孔周向、縱向排氣氣泡融合數(shù)值模型。先改變通氣率、初始孔口間距、不同來流速度等因素探究空泡融合趨勢,然后通過改變弗洛德數(shù)及通氣率探究其對氣泡融合時間及融合模式的影響。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U661
【圖文】：

高速航行體運動過程（圖片來自文獻動充氣空泡技術是目前解決這一源或事先在氣室內(nèi)沖入稍微高于周向、縱向開孔，氣體從航行體體周圍載荷可控，從而提高出水動充氣技術大致分為兩種：高壓航行體表面形成維度較大的空泡點后移，直至移動到航行體質(zhì)心性。后者主要是利用航行體內(nèi)部壓差將氣體通過孔或縫隙排出，，由于其不存在空化器及控制系結(jié)構(gòu)設計的復雜程度。

(a) 無空泡； (b) 局部空泡； (c) 超空泡流圖 1.2 升力翼上的空化現(xiàn)象ted cavity)。顧名思義就是通過人為通入氣體從而產(chǎn)式并不相同，但大體上來說總體特征基本相同，最重周圍的環(huán)境壓力有很大影響，同時尾部空泡特征也與此的研究方法大體能夠分為三類：理論分析、試驗初期主要有兩條途徑自由流線理論及速度圖像法。通平板附近產(chǎn)生的超空泡得到相應的結(jié)論。整個研究過線上壓力完全相同，但流線邊界位置的問題無法逾程中植入了一個復平面[9-11]，也是為后人研究空泡流自由線理論的推廣，Levi-Civita[12]和 Villat[13]的研究動微分方程，將速度圖像法與零空泡數(shù)平面擾流問

Chen[27]針對高速來流的情況下氣泡形態(tài)的變化模型進行研究，得到無量綱化之數(shù)，結(jié)果表明射流過程存在于超音速的前提下，能量轉(zhuǎn)化過程發(fā)生在亞音速過大學者不僅對流體的射流及流動過程有著較為深刻的認識，同時對氣體與液體也開展了較為深入的研究。依據(jù)流體、氣體的固有特性和流體的運動方向，射的作用模式可分為三種不同的形式：有水平方向來流，客服重力作用垂直射方向相同進行射流；水平方向有來流，氣體垂直進行射流。對第一種情況，學者們大多數(shù)選擇平板圓孔射流。圖 1.3 是該過程的示意圖。初期，研究人員主要研究氣體射流的運動軌跡，Keffer，Kamotani。同時，對產(chǎn)生的表面壓力變化也有著較為深刻的認識，包括數(shù)值結(jié)果的可視化處理等

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關博士學位論文 前4條

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相關碩士學位論文 前2條

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本文編號：2756789