針對目前高速（≥100 m/s）跨水-氣體界面多相流數(shù)值模擬中空化效應(yīng)和水介質(zhì)可壓縮性影響等問題,建立一套高速入水?dāng)?shù)值模擬方法。以旋成體為計算模型,采用剪應(yīng)力傳遞（SST）k-ω、標(biāo)準(zhǔn)（Standard） k-ε、重整化群（RNG） k-ε及可實現(xiàn)（Realizable） k-ε4種湍流模型進行數(shù)值模擬,得到速度衰減與入水深度隨時間變化的結(jié)果及入水1 ms時的空泡形態(tài),并與理論解比較�；赟ST k-ω湍流模型與文獻(xiàn)[15,17]實驗開展對比研究,選取入水速度50 m/s、100 m/s、200 m/s、400 m/s、800 m/s進行計算。研究結(jié)果表明:采用SST k-ω湍流模型的數(shù)值模擬結(jié)果與理論解一致性最好,入水速度衰減、空泡發(fā)展與實驗結(jié)果基本一致,證明該方法的有效性;在入水速度≤100 m/s時,液體可壓縮性對入水沖擊載荷基本沒有影響;在入水速度≥200 m/s時,隨著入水速度增加,液體可壓縮性對入水沖擊載荷影響越大,會弱化入水沖擊載荷及延緩最大載荷出現(xiàn)的時間;在考慮液體可壓縮性時,空泡形態(tài)有收縮現(xiàn)象;入水速度越大,入水過程速度衰減越快,加速度值在入水初期較大;在計算模型周圍... 

【文章來源】：兵工學(xué)報. 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

計算模型

圖2為計算域示意圖，由于計算模型為旋成體外形，采用二維軸對稱網(wǎng)格。圖2中，上部為壓力進口邊界條件，設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，底部為壓力出口邊界條件，按照公式p=p∞+ρlgh設(shè)置，本文中p∞為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，h表示水深，空氣域與液相域的內(nèi)側(cè)為軸對稱邊界。2 結(jié)果分析

圖3為旋成體入水時間為0.006 s時的速度衰減曲線，可以看出4種湍流模型的數(shù)值總體趨勢上與理論解一致，但是在量值上有差異。在0.006 s時刻，理論解瞬時速度為39.08 m/s,Standard k-ε湍流模型模擬瞬時速度為33.57 m/s,SST k-ω湍流模型模擬瞬時速度為38.45 m/s,RNG k-ε湍流模型模擬瞬時速度為37.24 m/s,Realizable k-ε湍流模型模擬瞬時速度為37.92 m/s．從數(shù)值比較來看，使用SST k-ω湍流模型得到的速度衰減，無論從整體趨勢上還是從瞬時點上都與理論解誤差最小。圖4為旋成體入水深度隨時間變化曲線，從中可以看出使用SST k-ω湍流模型入水深度與理論解一致性最好。圖4中表示無量綱入水深度，其為入水深度與柱體部分直徑的比值。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]錐頭圓柱體高速入水空泡深閉合數(shù)值模擬研究[J]. 馬慶鵬,魏英杰,王聰,曹偉,陳超倩.  兵工學(xué)報. 2014(09)
[8]圓柱體低速入水空泡試驗研究[J]. 何春濤,王聰,何乾坤,仇洋.  物理學(xué)報. 2012(13)

博士論文
[1]開放空腔殼體入水過程多相流動特性研究[D]. 路中磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號：3093778