運(yùn)用動(dòng)網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格混合技術(shù)研究運(yùn)動(dòng)水下潛器系統(tǒng)的水動(dòng)力性能

發(fā)布時(shí)間：2017-08-16 09:31

本文關(guān)鍵詞：運(yùn)用動(dòng)網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格混合技術(shù)研究運(yùn)動(dòng)水下潛器系統(tǒng)的水動(dòng)力性能

【摘要】：運(yùn)用動(dòng)網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格混合技術(shù),以計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)側(cè)向海流作用下水下潛器系統(tǒng)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí),水下潛器主體在前進(jìn)方向上的阻力以及作為水下潛器的主要控制機(jī)構(gòu)的導(dǎo)管螺旋槳所發(fā)出的推進(jìn)特性進(jìn)行數(shù)值模擬,觀察了由于側(cè)向海流的作用所引起的水下潛器主體尾渦對(duì)導(dǎo)管螺旋槳推力特性的影響,對(duì)水下潛器主體所受到的阻力、導(dǎo)管螺旋槳所發(fā)出的推力與側(cè)向海流水動(dòng)力因素的相互影響關(guān)系進(jìn)行了分析。本文所采用的動(dòng)網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格混合技術(shù)可以有效地模擬運(yùn)動(dòng)中的水下潛器系統(tǒng)中水下潛器主體阻力與導(dǎo)管螺旋槳的推力以及它們之間相互耦合的水動(dòng)力關(guān)系,這鐘模擬方法具有網(wǎng)格更新簡(jiǎn)單、不會(huì)出現(xiàn)負(fù)體積網(wǎng)格、流體變化劇烈區(qū)域計(jì)算誤差較小等優(yōu)勢(shì)。計(jì)算結(jié)果表明:側(cè)向海流對(duì)水下潛器系統(tǒng)各組合體流場(chǎng)特性的擾動(dòng)十分顯著;側(cè)向海流所引起的水下潛器主體尾渦對(duì)潛器主體阻力以及導(dǎo)管螺旋槳推力特性都有不可忽略的影響,其中尾渦所造成在潛器主體尾部與導(dǎo)管螺旋槳連接處的交變力是影響阻力與推力特性的主要因素;這種交變力及其所造成的影響為操作過程中保持水下潛器良好的航向穩(wěn)定性和操縱性帶來了不少的挑戰(zhàn);只有將水下潛器主體與相應(yīng)的導(dǎo)管螺旋槳組合成為一個(gè)整體、同時(shí)將這樣一個(gè)組合整體結(jié)合到水下潛器系統(tǒng)具體的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境來進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算才能對(duì)水下潛器系統(tǒng)的水動(dòng)力性能有一個(gè)客觀的預(yù)報(bào)。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)網(wǎng)格 滑移網(wǎng)格 水下潛器 導(dǎo)管螺旋槳 數(shù)值模擬 水動(dòng)力性能
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.941
【目錄】：

摘要5-6
Abstract6-9
第一章緒論9-15
1.1 課題研究的背景和意義9-10
1.2 課題研究現(xiàn)狀10-12
1.3 本文的主要工作12-13
1.4 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新13-15
第二章計(jì)算流體力學(xué)基本原理15-19
2.1 概述15
2.2 基本控制方程15-16
2.2.1 質(zhì)量守恒方程（連續(xù)性方程）15-16
2.2.2 動(dòng)量守恒方程16
2.3 湍流模型16-18
2.3.1 湍流求解方法16-17
2.3.2 RANS中的兩種湍流模型17-18
2.4 本章小結(jié)18-19
第三章動(dòng)區(qū)域計(jì)算模型和動(dòng)網(wǎng)格模型19-27
3.1 動(dòng)區(qū)域計(jì)算概述19
3.2 動(dòng)網(wǎng)格概述19-20
3.3 動(dòng)態(tài)網(wǎng)格模型算法概要20-24
3.3.1 動(dòng)態(tài)層（Layering）20-21
3.3.2 彈性光順（Spring Smoothing）21-22
3.3.3 局部重構(gòu)（Local Remeshing）22-23
3.3.4 體網(wǎng)格再生方法的混合使用23
3.3.5 邊界運(yùn)動(dòng)或變形的指定23-24
3.4 具體運(yùn)動(dòng)方式指定24-25
3.4.1 瞬態(tài)Profile文件24
3.4.2 UDF24-25
3.5 時(shí)間步的選取25-26
3.6 本章小結(jié)26-27
第四章動(dòng)網(wǎng)格與滑移網(wǎng)格方法結(jié)合實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管螺旋槳的旋轉(zhuǎn)前進(jìn)27-40
4.1 二維子彈前進(jìn)算例27-36
4.2 實(shí)現(xiàn)螺旋槳旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的方法、計(jì)算域分區(qū)和網(wǎng)格劃分36-38
4.3 UDF的編寫、初始化設(shè)置38-39
4.3.1 UDF的編寫38-39
4.3.2 初始化39
4.4 本章小結(jié)39-40
第五章單獨(dú)導(dǎo)管螺旋槳敞水性能模擬40-55
5.1 建立幾何模型和計(jì)算域40-43
5.2 邊界條件設(shè)置43
5.3 網(wǎng)格獨(dú)立性問題43
5.4 通過調(diào)整時(shí)間步加快計(jì)算收斂與穩(wěn)定43-44
5.5 不同進(jìn)速不同轉(zhuǎn)速的推力和試驗(yàn)的比較44-46
5.6 螺旋槳槳葉表面壓力分布46-51
5.7 螺旋槳尾流分布與對(duì)比51-54
5.8 計(jì)算誤差分析54
5.9 本章小結(jié)54-55
第六章在側(cè)向來流影響下水下潛器的模擬55-62
6.1 模擬的背景55
6.2 水下潛器模型、網(wǎng)格模型、計(jì)算域和邊界條件55-57
6.3 不同條件下的推力等對(duì)比和分析57-59
6.4 尾流變化情況59-61
6.5 本章小結(jié)61-62
第七章結(jié)論、展望和不足62-64
7.1 結(jié)論62
7.2 展望62-63
7.3 不足63-64
參考文獻(xiàn)64-66
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果66-67
致謝67-68
附件68