【摘要】：泄氣空腔殼體是一種一端開放另一端封閉但存在泄氣孔的圓柱殼體結(jié)構(gòu),在以開放端撞擊自由液面的低速垂直入水過程中,圓柱空腔內(nèi)氣體漲縮并從泄氣孔釋放,形成一個(gè)氣、液兩相耦合流動(dòng)空間,并通過開放端與外部流場(chǎng)連通,形成內(nèi)、外流場(chǎng)間耦合變化,涉及到固、液、氣三相運(yùn)動(dòng)和內(nèi)、外兩個(gè)流場(chǎng)的多流域耦合運(yùn)動(dòng)問題。在這種復(fù)雜流動(dòng)環(huán)境下,泄氣空腔殼體入水流動(dòng)現(xiàn)象與傳統(tǒng)半封閉空腔實(shí)心運(yùn)動(dòng)體入水流動(dòng)現(xiàn)象截然不同,入水空泡流動(dòng)特性、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)特性、流體動(dòng)力特性和水下彈道特性均將發(fā)生質(zhì)的改變,因此開展泄氣空腔殼體入水多相流動(dòng)特性研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,針對(duì)泄氣空腔殼體入水過程中多相流流動(dòng)特性、入水穩(wěn)定性以及流體動(dòng)力等問題開展研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:采用高速攝像的測(cè)試手段,對(duì)泄氣空腔殼體入水空泡流動(dòng)方式和演化特性開展研究。開展了不同入水速度條件下的泄氣空腔殼體入水實(shí)驗(yàn),獲得了具有典型特征的入水空泡發(fā)展規(guī)律,分析了入水速度對(duì)運(yùn)動(dòng)特性產(chǎn)生影響;開展了不同泄氣孔以及非對(duì)稱開放端殼體的入水實(shí)驗(yàn),分析了泄氣孔尺寸以及半開半閉開放端對(duì)殼體入水影響;研究了浮重比對(duì)入水軌跡和入水空泡的影響;開展透明材料亞克力-石英玻璃殼體模型入水實(shí)驗(yàn),獲得了腔體內(nèi)部?jī)上嗔鲌?chǎng)的流動(dòng)方式,并揭示了其形成的機(jī)理。基于計(jì)算流體力學(xué)方法,開展了泄氣空腔殼體垂直入水問題數(shù)值模擬計(jì)算,建立了數(shù)值計(jì)算模型,參照實(shí)驗(yàn)條件開展了相應(yīng)模擬計(jì)算,通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了數(shù)值方法的有效性。通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析,獲得了泄氣空腔殼體低速垂直入水過程空泡形態(tài)的演化特征,并對(duì)流場(chǎng)的速度場(chǎng)和渦量場(chǎng)進(jìn)行分析;描述了壓力場(chǎng)中的開放端壓力集中以及壁面壓力分布;改變殼體泄氣孔的大小,開展入水模擬計(jì)算,分析了泄氣孔大小對(duì)空泡形態(tài)、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和殼體運(yùn)動(dòng)特性的影響。
【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】：2018
【分類號(hào)】：O359
【圖文】：

固體火箭助推器入水后穩(wěn)定狀態(tài)

3.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)本文試驗(yàn)系統(tǒng)由試驗(yàn)水池、光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)和釋放機(jī)構(gòu)三部分組成，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖3-1所示。入水實(shí)驗(yàn)在室內(nèi)玻璃水槽內(nèi)開展，水槽尺寸為1.5m×0.8m×0.9m，營造一個(gè)穩(wěn)定的流域環(huán)境，對(duì)于低速入水條件未考慮空化及熱力學(xué)影響，實(shí)驗(yàn)流體選用溫度 10℃的自來水，水深條件 0.75m。通過機(jī)械裝夾方式將模型以豎直姿態(tài)固定于支撐平臺(tái)上，置于水面上方，并由釋放機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其自由落體釋放，

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2714477