發(fā)布時間：2017-07-16 05:09

  本文關(guān)鍵詞：某氣密裝置復(fù)雜腔體流場特性研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： FLUENT 相似理論 燃氣射流 優(yōu)化 動網(wǎng)格 數(shù)值模擬

【摘要】：超大型復(fù)雜腔體是一種新型的氣密裝置，它具有結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，幾何尺寸大，單次燃氣輸入量大等特點。同時，對超大型腔體內(nèi)部復(fù)雜燃氣流場的研究幾乎沒有成功的先驗算例。本文利用CFD軟件Fluent對腔體內(nèi)部復(fù)雜燃氣流場特點進行流體動力學分析，主要完成了以下幾個方面的工作： 1、在系統(tǒng)考察了Fluent核心算法和理論基礎(chǔ)之后，自行編寫了C語言程序模塊，對FLUENT軟件進行二次開發(fā)，解決了邊界條件輸入量隨時間動態(tài)改變的參數(shù)問題和網(wǎng)格層依據(jù)受力情況實現(xiàn)動態(tài)更新問題，實現(xiàn)了超大型復(fù)雜腔體內(nèi)部整個航行體的真實出筒過程。 2、通過相似理論方法對本文所研究的腔體內(nèi)部復(fù)雜流動現(xiàn)象進行理論分析，確定了四分之一縮比模型航行體出筒過程中相似準數(shù)的取舍原則，得出了縮比模型的相似準數(shù)，通過求解計算，獲得了縮比模型與全尺寸模型不同輸入氣源參數(shù)的比尺，得出縮比模型氣源輸入?yún)?shù)，，為縮比模型實體試驗的展開提供指導(dǎo)。 3、由于超大型復(fù)雜腔體不屬于對稱結(jié)構(gòu)，腔體流場區(qū)域極不規(guī)則，結(jié)構(gòu)尺寸突變跨度較大，利用傳統(tǒng)網(wǎng)格劃分方法難以實現(xiàn)整個腔體計算域的網(wǎng)格劃分，本文采用分塊化網(wǎng)格和混合網(wǎng)格生成方法，將腔體計算域進行特殊處理，同時對腔體網(wǎng)格進行疏密控制，完成復(fù)雜腔體的三維流體計算域網(wǎng)格劃分，計算結(jié)果表明，計算收斂性較好，計算精度高，保證了在長時間計算過程中的可行性。 4、本文運用流體動力學方法建立了非定長條件下粘性、可壓，三維復(fù)雜腔體超音速欠膨脹燃氣射流的數(shù)學模型，運用動網(wǎng)格技術(shù)，對航行體的出筒過程內(nèi)部流場流動狀態(tài)進行數(shù)值模擬，從計算結(jié)果中可以看到空間復(fù)雜的激波系形狀及航行體出筒過程中各參數(shù)的動態(tài)發(fā)展變化趨勢。通過腔體系統(tǒng)在不同時刻的流場分布，復(fù)現(xiàn)出具有代表性的流場現(xiàn)象，并獲得了主要流動參數(shù)隨時間變化規(guī)律。 5、對腔體內(nèi)密封圈上的開孔幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化分析，提出了以初始開孔方案為基礎(chǔ)向兩邊拓展的逼近式離散優(yōu)化方案，即通過對不同開孔方案下的數(shù)據(jù)分析和流場運動規(guī)律對比，得出較優(yōu)的密封圈開孔參數(shù)。運用不同的建模方法和網(wǎng)格劃分手段，完成了多個不同復(fù)雜腔體流體域模型的建模與網(wǎng)格劃分，大大縮短了計算周期。 6、由于考慮了優(yōu)化方案的通用性，因此本文提出的改進方案對同心筒系列氣密裝置的設(shè)計具有普遍的參考性。
【關(guān)鍵詞】：FLUENT 相似理論 燃氣射流 優(yōu)化 動網(wǎng)格 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O35;TH122
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 論文背景及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-19
• 1.2.1 氣體射流實驗研究動態(tài)15-17
• 1.2.2 氣體射流數(shù)值研究動態(tài)17
• 1.2.3 計算流體動力學研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 本文的研究的主要內(nèi)容和章節(jié)安排19-21
• 1.3.1 主要內(nèi)容19-20
• 1.3.2 章節(jié)安排20-21
• 第2章 課題的研究方法及相關(guān)理論21-33
• 2.1 同心筒式氣密裝置21-22
• 2.2 有限體積法22-24
• 2.2.1 有限體積法的基本概念22-23
• 2.2.2 有限體積法使用的網(wǎng)格23-24
• 2.3 壁面函數(shù)法24-27
• 2.3.1 壁面函數(shù)法的基本概念24-25
• 2.3.2 變量計算25-27
• 2.4 燃氣沖擊射流27-28
• 2.4.1 沖擊射流的特點27
• 2.4.2 超音速射流的流動結(jié)構(gòu)27-28
• 2.5 流場特性的 PISO 算法28-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 縮比模型氣源參數(shù)計算及腔體有限元模型的建立33-49
• 3.1 四分之一縮比模型氣體參數(shù)計算33-40
• 3.1.1 縮比模型試驗的相似準則33-37
• 3.1.2 四分之一縮比模型氣體參數(shù)的選定37-38
• 3.1.3 縮比模型試驗池38-40
• 3.2 分塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與混合網(wǎng)格40-44
• 3.2.1 GAMBIT 簡介40-43
• 3.2.2 分塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格方法與混合網(wǎng)格方法的使用43-44
• 3.3 縮比模型與全尺寸模型有限元模型的建立44-48
• 3.3.1 流體計算模型的建立44-45
• 3.3.2 流體計算域模型網(wǎng)格的劃分45-47
• 3.3.3 定義邊界條件47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 縮比模型與全尺寸模型數(shù)值分析與校核49-69
• 4.1 數(shù)值方法49-53
• 4.1.1 基本控制方程49-50
• 4.1.2 導(dǎo)入網(wǎng)格化模型50-51
• 4.1.3 邊界條件和初始條件51-52
• 4.1.4 確定湍流模型52
• 4.1.5 設(shè)置求解控制參數(shù)52-53
• 4.2 FLUENT 二次開發(fā)及動網(wǎng)格技術(shù)的實現(xiàn)53-58
• 4.2.1 FLUENT 二次開發(fā)—UDF 程序代碼的編寫53-56
• 4.2.2 動網(wǎng)格技術(shù)的實現(xiàn)56-58
• 4.3 模擬結(jié)果與分析58-67
• 4.3.1 四分之一縮比模型流場分布59-62
• 4.3.2 全尺寸模型流場分布62-66
• 4.3.3 結(jié)果分析66-67
• 4.4 縮比模型數(shù)值模擬與實驗校核67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第5章 全尺寸模型結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化69-85
• 5.1 腔體系統(tǒng)氣密裝置上開孔結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方案69-70
• 5.2 不同方案下小孔質(zhì)量流量與腔內(nèi)特定點壓力70-82
• 5.2.1 幾何特征代號70-71
• 5.2.2 設(shè)置監(jiān)控參數(shù)71-72
• 5.2.3 原尺寸模型數(shù)值監(jiān)測72-78
• 5.2.4 不同方案下的小孔流量監(jiān)測78-82
• 5.3 優(yōu)化方案的選定82-83
• 5.4 本章小結(jié)83-85
• 總結(jié)與展望85-87
• 參考文獻87-90
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄90-91
• 致謝91

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 姚征,陳康民;CFD通用軟件綜述[J];上海理工大學學報;2002年02期

2 陳拯民,王泉水;艦載導(dǎo)彈的同心發(fā)射筒式發(fā)射裝置[J];艦載武器;1998年03期

3 戚隆溪,曹勇,王柏懿;水下欠膨脹高速氣體射流的實驗研究[J];力學學報;2000年06期

4 ;APPLICATIONS OF CFD TECHNIQUE IN THE DESIGN AND FLOW ANALYSIS OF IMPLANTABLE AXIAL FLOW BLOOD PUMP[J];Journal of Hydrodynamics;2010年04期

本文編號：547170