本文關(guān)鍵詞：基于OpenFOAM的空泡流數(shù)值模擬方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：螺旋槳空泡問題作為螺旋槳性能的一個重要方面，長久以來是人們的一個關(guān)注熱點。本文基于計算流體力學(xué)開源軟件平臺OpenFOAM，以螺旋槳空泡流動為最終應(yīng)用對象，探索空泡流動的數(shù)值模擬方法。 論文首先開展了OpenFOAM全濕流動數(shù)值模擬的應(yīng)用研究，以考察OpenFOAM平臺在船舶螺旋槳流動模擬中的可行性及其精度，，為進一步的空泡流問題求解奠定基礎(chǔ)。分別針對二維NACA0015翼型、三維SUBOFF潛艇模型和DTMB P4119螺旋槳模型，進行了粘性流場的OpenFOAM求解方法研究，并且考察了計算網(wǎng)格、湍流模型和數(shù)值離散格式對計算結(jié)果的影響，計算結(jié)果與模型試驗結(jié)果和商業(yè)軟件FLUENT模擬結(jié)果進行了比較，結(jié)果表明基于OpenFOAM軟件平臺構(gòu)建的全濕流數(shù)值求解方法可行、模擬精度高。 在此基礎(chǔ)上，針對二維NACA0015翼型和三維TWIST11扭曲水翼，開展了空泡流模擬方法研究，研究了片空泡的非定常特性，并考察了湍流模型和空泡模型對空泡形態(tài)的影響，建立了基于OpenFOAM的空泡流數(shù)值求解方法，將計算結(jié)果與試驗結(jié)果作比較，表明該方法能很好地完成空泡的預(yù)報計算，這將為今后空泡研究提供了一種有效的技術(shù)手段。 論文的最后針對螺旋槳空泡流問題，將上述空泡求解方法進行了拓展，研究并開發(fā)了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的空泡流數(shù)值計算求解器，計算模擬了均勻來流下INSEAN E779A螺旋槳片空泡，并與試驗結(jié)果相比，結(jié)果吻合得較好，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下空泡流求解的成功為后續(xù)的螺旋槳空泡深化研究打下基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：空泡 數(shù)值模擬 OpenFOAM
【學(xué)位授予單位】：中國艦船研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目次6-9
• 第一章 前言9-19
• 1.1 論文選題背景及意義9-11
• 1.1.1 空泡現(xiàn)象及作用9
• 1.1.2 論文選題背景9-11
• 1.1.3 本研究的意義11
• 1.2 空泡流數(shù)值模擬方法研究綜述11-18
• 1.2.1 空泡流勢流模擬方法11-12
• 1.2.2 空泡流粘性 CFD 模擬方法12-18
• 1.3 本文主要工作18-19
• 第二章 空泡流 CFD 求解方法19-31
• 2.1 控制方程19-20
• 2.1.1 流體力學(xué)基本控制方程19
• 2.1.2 雷諾平均 N-S 方程19-20
• 2.2 空泡模型20-21
• 2.3 湍流模型21-22
• 2.4 近壁面處理22-23
• 2.5 數(shù)值求解23-31
• 2.5.1 方程離散24-28
• 2.5.2 非線性和速度壓力耦合28-29
• 2.5.3 MRF 方法29-30
• 2.5.4 求解流程30-31
• 第三章 全濕流數(shù)值模擬預(yù)報方法31-53
• 3.1 二維 NACA0015 翼型31-36
• 3.1.1 計算區(qū)域與邊界條件31-32
• 3.1.2 網(wǎng)格生成32-33
• 3.1.3 數(shù)值方法33
• 3.1.4 計算結(jié)果與分析33-36
• 3.2 三維 SUBOFF 潛艇模型36-42
• 3.2.1 計算區(qū)域與邊界條件37-38
• 3.2.2 網(wǎng)格生成38
• 3.2.3 數(shù)值方法38-39
• 3.2.4 計算結(jié)果與分析39-42
• 3.3 DTMB P4119 螺旋槳42-52
• 3.3.1 計算區(qū)域與邊界條件43-44
• 3.3.2 網(wǎng)格生成44-45
• 3.3.3 數(shù)值方法45
• 3.3.4 計算結(jié)果與分析45-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 二維翼型和三維扭曲水翼空泡模擬53-64
• 4.1 二維 NACA0015 翼型空泡模擬53-59
• 4.1.1 計算區(qū)域與邊界條件53-54
• 4.1.2 網(wǎng)格生成54-55
• 4.1.3 數(shù)值方法55
• 4.1.4 計算結(jié)果與分析55-59
• 4.2 三維扭曲水翼 TWIST11 空泡模擬59-63
• 4.2.1 計算區(qū)域與邊界條件59-60
• 4.2.2 網(wǎng)格生成60-61
• 4.2.3 數(shù)值方法61
• 4.2.4 計算結(jié)果與分析61-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 第五章 螺旋槳空泡數(shù)值模擬64-69
• 5.1 計算區(qū)域與邊界條件65
• 5.2 網(wǎng)格生成65-66
• 5.3 計算結(jié)果與分析66-68
• 5.3.1 推力系數(shù)與扭矩系數(shù)66-67
• 5.3.2 槳葉表面壓力分布67-68
• 5.3.3 槳葉空泡68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 全文總結(jié)69
• 6.2 研究展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-79
• 詳細摘要79-82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 顏開;空泡水筒中播核的原理及方法─法國的研究綜述[J];船舶力學(xué);1999年01期

2 劉志勇,顏開,王寶壽;潛射導(dǎo)彈尾空泡從生成到拉斷過程的數(shù)值模擬[J];船舶力學(xué);2005年01期

3 馮光,顏開;超空泡航行體水下彈道的數(shù)值計算[J];船舶力學(xué);2005年02期

4 張楠;沈泓萃;姚惠之;;用雷諾應(yīng)力模型預(yù)報不同雷諾數(shù)下的潛艇繞流[J];船舶力學(xué);2009年05期

5 陳鑫,魯傳敬,吳磊;通氣超空泡的形態(tài)特性研究[J];彈道學(xué)報;2005年01期

6 袁緒龍,張宇文,楊武剛;高速超空化航行體典型空化器多相流CFD分析[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2005年01期

7 王國玉,方韜,曹樹良,韓占忠,IKOHAGI TOSHIAKI;非定常粘性空化流動模型及其數(shù)值計算[J];工程熱物理學(xué)報;2004年05期

8 黃勝;王超;王詩洋;;不同湍流模型在螺旋槳水動力性能計算中的應(yīng)用與比較[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2009年05期

9 徐長順;楊洪瀾;張嘉鐘;;二維水翼超空泡的一種數(shù)值解法[J];哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年03期

10 ;Validation of full cavitation model in cryogenic fluids[J];Chinese Science Bulletin;2009年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王志;陳九錫;;回轉(zhuǎn)體軸對稱空泡繞流現(xiàn)象的數(shù)值模擬[A];計算流體力學(xué)研究進展——第十二屆全國計算流體力學(xué)會議論文集[C];2004年

  本文關(guān)鍵詞：基于OpenFOAM的空泡流數(shù)值模擬方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：381334