螺旋槳空化是影響船舶隱身性能的一個重要因素,其中片空泡和梢渦空泡是兩種主要類型。由于空化現(xiàn)象的復雜性,當前在工程實踐中對螺旋槳空泡的預報主要依靠模型試驗給出實船預報結(jié)果。由于無法滿足全相似律,其引起的尺度效應成為影響預報精度的重要障礙,需要引入相關(guān)的修正方法。本文以三維水翼作為試驗模型,在小型多功能空泡水筒和循環(huán)水槽進行相應試驗,并通過數(shù)值計算輔佐,得到片空泡和梢渦空泡的尺度效應的影響規(guī)律,為空泡的實船預報打下基礎(chǔ)。首先本文對片空泡和梢渦空泡的國內(nèi)外研究進展在試驗研究和數(shù)值模擬兩方面進行了歸納評述,其次對本文中用到的模型試驗方法和數(shù)值模擬方法做了詳細的介紹。接著對三維水翼模型分別在小型多功能空泡水筒中不同雷諾數(shù)、攻角、播核密度和含氣量條件下和循環(huán)水槽中不同雷諾數(shù)、攻角下的片空泡形態(tài)和梢渦空泡形態(tài)、片空泡和梢渦空泡的初生空化數(shù)進行了比較,初步建立循環(huán)水槽中梢渦空泡初生空化數(shù)的尺度效應修正公式,對比不同實驗設(shè)備帶來的試驗結(jié)果差距。然后采用建立的數(shù)值模擬方法,對不同攻角和雷諾數(shù)下的水翼表面及其周圍流場進行計算研究。對計算結(jié)果的分析,包括計算低壓區(qū)域與空泡形態(tài)的對比、最低壓力位置和試驗空泡初生位置的對比、最低壓力系數(shù)與初生空化數(shù)的對比,使得數(shù)值計算結(jié)果能為理論研究提供一定的參考作用。最后,對上述研究進行總結(jié),得出了循環(huán)水槽中梢渦空泡初生空化數(shù)尺度效應的初步預報公式,從試驗與數(shù)值模擬兩方面對論文工作進行了展望。
【學位單位】：中國艦船研究院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：U674.70
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 片空化的試驗與數(shù)值模擬研究
        1.2.2 梢渦空化的試驗與數(shù)值模擬研究
    1.3 本文的研究目的及主要工作
第二章 研究方法
    2.1 試驗技術(shù)方法
        2.1.1 試驗目的
        2.1.2 試驗設(shè)備
        2.1.3 試驗模型與安裝
        2.1.4 試驗方案
    2.2 數(shù)值計算方法
        2.2.1 RANS方法
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 數(shù)值離散方法
第三章 試驗現(xiàn)象與結(jié)果分析
    3.1 小型多功能空泡水筒中空泡形態(tài)尺度效應試驗分析
        3.1.1 小型多功能空泡水筒中雷諾數(shù)對空泡形態(tài)的影響規(guī)律
        3.1.2 氣核譜與含氣量對片空泡與梢渦空泡的影響規(guī)律
    3.2 小型多功能空泡水筒初生空化的尺度效應
        3.2.1 雷諾數(shù)對片空泡和梢渦空泡初生空化數(shù)的影響規(guī)律
        3.2.2 氣核譜與含氣量對片空泡和梢渦空泡初生空化數(shù)的影響規(guī)律
    3.3 循環(huán)水槽中雷諾數(shù)對空泡形態(tài)的影響規(guī)律
    3.4 循環(huán)水槽初生空化數(shù)尺度效應
        3.4.1 循環(huán)水槽中雷諾數(shù)對空泡消失空化數(shù)的尺度效應
        3.4.2 循環(huán)水槽梢渦空泡初生空化數(shù)預報
    3.5 小結(jié)
第四章 三維水翼數(shù)值模擬計算
    4.1 計算模型與條件設(shè)置
    4.2 計算結(jié)果分析
        4.2.1 網(wǎng)格依賴性與湍流模型對比
pmin位置與試驗空化初生位置對比'>        4.2.2 數(shù)值計算C_pmin位置與試驗空化初生位置對比
        4.2.3 雷諾數(shù)與攻角的變化對數(shù)值計算結(jié)果影響
    4.3 數(shù)值計算與試驗值的對比
    4.4 小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
附錄一
附錄二

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本文編號：2879737