本文關(guān)鍵詞：均壓氣體對(duì)考慮波浪的航行體水動(dòng)力特性影響機(jī)制研究

  更多相關(guān)文章： 航行體 水下發(fā)射 水動(dòng)力 波浪 均壓排氣

【摘要】：均壓排氣技術(shù)通過(guò)改變航行體表面的流體介質(zhì)組成來(lái)改變航行體表面的壓力分布，降低水下運(yùn)動(dòng)及出水過(guò)程的載荷，減小出水姿態(tài)偏轉(zhuǎn)，以滿足起控要求。然而，對(duì)均壓氣泡在航行體表面的發(fā)展演化過(guò)程以及對(duì)航行體出水姿態(tài)的扶正物理機(jī)制尚未形成正確的認(rèn)識(shí)，因此對(duì)抑制空泡頭型潛射航行體的均壓排氣水下發(fā)射過(guò)程的流體動(dòng)力問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值仿真研究具有重要的工程意義。 通過(guò)對(duì)航行體水下發(fā)射過(guò)程的物理特性進(jìn)行分析與簡(jiǎn)化，建立了有艇速、多相、多自由度運(yùn)動(dòng)計(jì)算模型。采用Mixture和VOF多相流模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)和UDF等對(duì)其進(jìn)行數(shù)值求解，，計(jì)算過(guò)程中考慮流體運(yùn)動(dòng)與航行體運(yùn)動(dòng)的相互作用，采用單向和雙向耦合的方法實(shí)現(xiàn)水下發(fā)射過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬，研究了出水相位、均壓排氣和橫流對(duì)航行體水動(dòng)力特性的影響規(guī)律。 對(duì)不考慮均壓排氣的航行體在不同波浪相位下的垂直出水過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，獲得了出水相位對(duì)水下多相流場(chǎng)和航行體水動(dòng)力特性的影響規(guī)律。研究表明，出水相位對(duì)航行體的水動(dòng)力產(chǎn)生了重要影響，改變了航行體的運(yùn)動(dòng)特性，航行體在波谷相位出水時(shí)的姿態(tài)偏轉(zhuǎn)明顯小于波峰相位，質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡偏轉(zhuǎn)也明顯減小。 在靜水條件下，對(duì)有/無(wú)均壓排氣的航行體水下發(fā)射過(guò)程展開(kāi)研究，獲得了均壓氣泡的形成演化過(guò)程及其對(duì)航行體出水姿態(tài)的扶正物理機(jī)制。均壓排氣通過(guò)在航行體表面形成均壓氣泡改變了航行體表面的介質(zhì)組成，從而改變了航行體表面的壓力分布形式，降低了水中航行段的俯仰偏轉(zhuǎn)力矩，減小了出水姿態(tài)和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡偏轉(zhuǎn)。 在前文研究的基礎(chǔ)上，綜合考慮波浪、橫流和均壓排氣等因素，對(duì)考慮波浪的航行體均壓排氣水下發(fā)射過(guò)程進(jìn)行了多自由度運(yùn)動(dòng)仿真，獲得了不同發(fā)射條件下排氣縫的流率特征、航行體的水動(dòng)力特性和運(yùn)動(dòng)特性。出水相位、橫流對(duì)均壓排氣條件下航行體的水動(dòng)力特性產(chǎn)生了一定的影響，波谷相位出水時(shí)航行體的出水姿態(tài)和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)軌跡偏轉(zhuǎn)明顯小于波峰相位，橫流進(jìn)一步增大了姿態(tài)偏轉(zhuǎn)。
【關(guān)鍵詞】：航行體 水下發(fā)射 水動(dòng)力 波浪 均壓排氣
【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)】：U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景、目的及意義10-12
• 1.2 潛射航行體發(fā)射過(guò)程概述12-14
• 1.2.1 出筒段12
• 1.2.2 水中航行段12-13
• 1.2.3 出水過(guò)程13-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述14-17
• 1.3.1 空泡多相流研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 波浪理論及其數(shù)值研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 航行體流體動(dòng)力研究現(xiàn)狀17
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 數(shù)值方法與計(jì)算模型19-32
• 2.1 數(shù)值方法19-26
• 2.1.1 多相流模型19-21
• 2.1.2 湍流模型21-22
• 2.1.3 動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)22-25
• 2.1.4 UDF 技術(shù)的應(yīng)用25-26
• 2.1.5 流體動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)規(guī)律耦合的實(shí)現(xiàn)26
• 2.2 簡(jiǎn)化模型與網(wǎng)格劃分26-30
• 2.2.1 幾何模型26-27
• 2.2.2 計(jì)算域及網(wǎng)格劃分策略27-29
• 2.2.3 邊界條件設(shè)置29-30
• 2.2.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置30
• 2.3 參數(shù)無(wú)量綱化處理30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 不考慮均壓排氣的航行體不同波浪相位出水時(shí)的流動(dòng)特性分析32-54
• 3.1 數(shù)值研究方案32-33
• 3.2 波浪的數(shù)學(xué)模型及數(shù)值造波33-38
• 3.2.1 波浪的數(shù)學(xué)模型33-36
• 3.2.2 波浪的數(shù)值模擬及驗(yàn)證36-38
• 3.3 波浪相位對(duì)水下多相流場(chǎng)的影響38-42
• 3.4 波浪相位對(duì)航行體表面壓力分布特性的影響42-46
• 3.5 出水相位對(duì)航行體流體動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)特性的影響46-52
• 3.5.1 流體動(dòng)力46-50
• 3.5.2 運(yùn)動(dòng)特征50-52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 第4章 均壓氣體對(duì)航行體水動(dòng)力特性的影響54-76
• 4.1 數(shù)值計(jì)算方案54
• 4.2 排氣流率變化特性54-57
• 4.3 均壓氣泡的發(fā)展過(guò)程及對(duì)多相流場(chǎng)參數(shù)的影響57-66
• 4.3.1 均壓氣泡的形態(tài)及發(fā)展演化過(guò)程57-60
• 4.3.2 均壓氣體對(duì)航行體表面壓力分布的影響60-66
• 4.4 均壓氣體對(duì)航行體力學(xué)特性的影響66-71
• 4.4.1 流體動(dòng)力66-70
• 4.4.2 運(yùn)動(dòng)特性70-71
• 4.5 均壓氣體的扶正效應(yīng)分析71-74
• 4.6 本章小結(jié)74-76
• 第5章 均壓氣體對(duì)考慮波浪的航行體水動(dòng)力特性影響76-95
• 5.1 數(shù)值計(jì)算方案76-77
• 5.2 排氣縫的流量變化特性77-81
• 5.3 均壓排氣對(duì)流場(chǎng)及航行體表面壓力的影響81-86
• 5.3.1 均壓排氣對(duì)水下多相流場(chǎng)的影響81-82
• 5.3.2 均壓氣體對(duì)航行體表面壓力特性的影響82-86
• 5.4 均壓排氣對(duì)航行體受力特性的影響86-91
• 5.4.1 流體動(dòng)力86-89
• 5.4.2 運(yùn)動(dòng)特性89-91
• 5.5 均壓氣體對(duì)航行體出水姿態(tài)的扶正機(jī)理91-94
• 5.6 本章小結(jié)94-95
• 結(jié)論95-97
• 參考文獻(xiàn)97-102
• 致謝102

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：846759