發(fā)布時(shí)間：2017-09-01 20:11

  本文關(guān)鍵詞：三維水翼空化的流體動(dòng)力和結(jié)構(gòu)載荷特性數(shù)值模擬研究

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【摘要】：現(xiàn)代艦船對(duì)自身隱蔽性、舒適性和安全性的要求越來(lái)越高，然而隨著航行速度的提升，水翼、螺旋槳的葉片表面將會(huì)不可避免的產(chǎn)生空化現(xiàn)象�？栈且环N復(fù)雜的多相流動(dòng)，常伴隨著空泡的生長(zhǎng)、脫落和潰滅，表現(xiàn)出較強(qiáng)的時(shí)變特性，易導(dǎo)致表面脈動(dòng)壓力急劇增大，并且造成振動(dòng)、空蝕和噪聲等不良后果，因此水翼的空化機(jī)理和流體動(dòng)力特性一直是高速航行器水動(dòng)力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。 流固耦合方法考慮水翼的位移形變與流場(chǎng)之間的相互干擾，與單獨(dú)的流體仿真相比更接近實(shí)際情況，且能獲取水翼的結(jié)構(gòu)載荷特性，這對(duì)預(yù)報(bào)和控制水翼空化現(xiàn)象、改善其流體動(dòng)力性能有重要幫助。本論文基于流固耦合算法，利用Workbench+CFX+Mechanical APDL軟件對(duì)水翼空化問(wèn)題進(jìn)行了雙向流固耦合計(jì)算，獲得了三維水翼在空化多相流作用下的流體動(dòng)力和結(jié)構(gòu)載荷特性。 對(duì)水翼空化問(wèn)題的流體動(dòng)力、結(jié)構(gòu)載荷特性展開(kāi)流固耦合分析，利用CFX對(duì)三維水翼的空化問(wèn)題進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)仿真，對(duì)網(wǎng)格劃分策略、湍流模型進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，建立了雙向流固耦合的計(jì)算模型并對(duì)鋁合金材質(zhì)水翼的云狀空化問(wèn)題進(jìn)行研究，，獲得耦合算法下的空泡形態(tài)發(fā)展規(guī)律、升阻力系數(shù)及結(jié)構(gòu)載荷特性。 對(duì)水翼空化的流體動(dòng)力和結(jié)構(gòu)載荷特性影響因素展開(kāi)分析，考察水翼空化問(wèn)題的影響因素，對(duì)由水翼結(jié)構(gòu)剛度、水翼攻角及空化數(shù)變化所引起的流體動(dòng)力特性和結(jié)構(gòu)載荷特性差異進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)雙向流固耦合計(jì)算，獲得了結(jié)構(gòu)剛度、空化數(shù)和攻角對(duì)水翼的空泡形態(tài)、升阻力系數(shù)、結(jié)構(gòu)位移形變和應(yīng)力分布等特性的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：水翼 空化 流固耦合 流體動(dòng)力 載荷
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U661
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.1.1 課題背景8-9
• 1.1.2 研究目的和意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-13
• 1.2.1 水翼空化研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 流固耦合研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及方法13-15
• 第2章 水翼空化及流固耦合的基本理論15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 流體動(dòng)力學(xué)基本理論15-20
• 2.2.1 基本控制方程15-16
• 2.2.2 湍流模型16-19
• 2.2.3 空化模型19-20
• 2.3 流固耦合基本理論20-24
• 2.3.1 流固耦合分類及研究方法21-22
• 2.3.2 流固耦合的基本方程22-24
• 2.4 單雙向流固耦合方法24-25
• 2.4.1 單向流固耦合24-25
• 2.4.2 雙向流固耦合25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第3章 三維水翼空化的流固耦合仿真分析27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 CFX 中流體域模型的建立及驗(yàn)證27-33
• 3.2.1 計(jì)算模型及邊界條件27-28
• 3.2.2 模型網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證28-31
• 3.2.3 湍流模型的對(duì)比驗(yàn)證31-33
• 3.3 ANSYS 中水翼模型的建立33
• 3.4 水翼在空化多相流下的流固耦合分析33-37
• 3.4.1 水翼的流體動(dòng)力特性33-36
• 3.4.2 水翼的結(jié)構(gòu)載荷特性36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 第4章 多相流下水翼的流體動(dòng)力特性及載荷特性影響因素分析39-58
• 4.1 引言39
• 4.2 水翼剛度對(duì)其流體動(dòng)力特性及結(jié)構(gòu)特性的影響39-45
• 4.2.1 水翼剛度對(duì)其流體動(dòng)力特性的影響39-41
• 4.2.2 水翼剛度對(duì)其結(jié)構(gòu)特性的影響41-45
• 4.3 空化數(shù)對(duì)水翼流體動(dòng)力特性及結(jié)構(gòu)特性的影響45-51
• 4.3.1 空化數(shù)對(duì)水翼流體動(dòng)力特性的影響45-47
• 4.3.2 空化數(shù)對(duì)水翼結(jié)構(gòu)特性的影響47-51
• 4.4 水翼攻角對(duì)其流體動(dòng)力特性及結(jié)構(gòu)特性的影響51-57
• 4.4.1 水翼攻角對(duì)其流體動(dòng)力特性的影響51-53
• 4.4.2 水翼攻角對(duì)其結(jié)構(gòu)特性的影響53-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果64-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 時(shí)素果;王國(guó)玉;袁海濤;王復(fù)峰;;繞三維水翼非定常空化流動(dòng)結(jié)構(gòu)的數(shù)值與實(shí)驗(yàn)研究[J];工程力學(xué);2012年08期

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本文編號(hào)：774160