入水問題是一個在極短時間內(nèi)涉及跨介質(zhì)的氣-液-固相互作用的復(fù)雜多相流動問題。入水問題與航海、航空和航天等領(lǐng)域息息相關(guān),例如:空投魚雷、航天飛行器海上回收和船舶砰擊等。減小運(yùn)動體水中阻力是水動力學(xué)領(lǐng)域的一個重要問題,較低的阻力意味著更快的速度和更低的能源消耗,因此研究水下減阻技術(shù)對能源節(jié)約、提高船舶和水下航行器性能等具有重要意義。近期的研究表明沸騰效應(yīng)對運(yùn)動體入水多相流動和水下減阻特性具有較大影響。本文采用數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的方法,針對高溫球體入水過程的多相流動特性和水下運(yùn)動過程的減阻特性開展研究。主要研究內(nèi)容和成果如下:基于高速攝像實驗方法,對高溫球體入水多相流動特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。開展了不同入水速度、球體初始溫度和水溫條件下的球體入水實驗,獲得了核態(tài)沸騰和膜態(tài)沸騰階段球體入水空泡流動方式和演化特性,并對入水空泡形態(tài)進(jìn)行了劃分。在核態(tài)沸騰和膜態(tài)沸騰階段,球體均可以在較小的入水速度條件下形成入水空泡,核態(tài)沸騰球體生成的空泡壁面比較粗糙,膜態(tài)沸騰球體生成的空泡壁面比較光滑。分析了膜態(tài)沸騰階段球體初始溫度和入水速度對蒸汽膜穩(wěn)定性的影響,球體溫度越低、入水速度越大蒸汽膜越容易受到擾動,從而... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

彈性球體入水空泡[42]

（a）非旋轉(zhuǎn)球體 （b）旋轉(zhuǎn)球體圖 1-3 旋轉(zhuǎn)球體與非旋轉(zhuǎn)球體入水空泡對比[44]ig.1-3 Comparisons of cavity formation of spinning and non-spinning sphere圖 1-4 高粘度液體中球體入水空泡[9]Fig.1-4 Water entry cavity of a sphere in a high viscosity liquid[9]入水時，運(yùn)動體周圍流體壓力將變低，當(dāng)流體的壓力低于飽和化，空泡內(nèi)包含空氣和蒸汽兩種介質(zhì)。Truscott[50]開展了不同子速入水實驗研究，入水空泡形態(tài)發(fā)展如圖 1-5 所示，實驗結(jié)果表部形狀越頓，子彈模型入水后的彈道穩(wěn)定性越好。趙成功[51]采

5圖 1-4 高粘度液體中球體入水空泡[9]Fig.1-4 Water entry cavity of a sphere in a high viscosity liquid[9]入水時，運(yùn)動體周圍流體壓力將變低，當(dāng)流體的壓力低于飽和化，空泡內(nèi)包含空氣和蒸汽兩種介質(zhì)。Truscott[50]開展了不同子速入水實驗研究，入水空泡形態(tài)發(fā)展如圖 1-5 所示，實驗結(jié)果表部形狀越頓，子彈模型入水后的彈道穩(wěn)定性越好。趙成功[51]采0 m/s ~ 250 m/s 速度范圍內(nèi)的射彈模型傾斜高速入水實驗研究，展和演化過程，分析了入水速度和模型頭型對入水后彈道特性[52]同樣采用輕氣炮開展了射彈模型垂直和傾斜入水實驗研究，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]小型運(yùn)動體高速傾斜入水空泡流動數(shù)值研究[J]. 陳晨,魏英杰,王聰.  兵工學(xué)報. 2019(02)
[2]球體垂直入水過程流體動力數(shù)值研究[J]. 孫釗,曹偉,王聰.  振動與沖擊. 2017(20)
[3]聚氨酯-丙烯酸酯柔性壁的減阻性能[J]. 孫衛(wèi)紅,劉波,晏欣.  高分子材料科學(xué)與工程. 2017(09)
[4]表面潤濕性對球體入水空泡形態(tài)的影響研究[J]. 孫釗,曹偉,王聰,魏英杰.  兵工學(xué)報. 2016(04)
[5]基于高速攝像實驗的開放腔體圓柱殼入水空泡流動研究[J]. 路中磊,魏英杰,王聰,孫釗.  物理學(xué)報. 2016(01)
[6]基于氣體射流的氣液兩相流動減阻特性[J]. 谷云慶,牟介剛,代東順,鄭水華,蔣蘭芳,吳登昊.  推進(jìn)技術(shù). 2015(11)
[7]水下航行體超空泡減阻數(shù)值模擬[J]. 金大橋,賈林利,王金玲,耿瑞光,王聰.  哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(05)
[8]錐頭圓柱體高速入水空泡深閉合數(shù)值模擬研究[J]. 馬慶鵬,魏英杰,王聰,曹偉,陳超倩.  兵工學(xué)報. 2014(09)
[9]圓柱體低速入水空泡試驗研究[J]. 何春濤,王聰,何乾坤,仇洋.  物理學(xué)報. 2012(13)
[10]回轉(zhuǎn)體勻速垂直入水早期空泡數(shù)值模擬研究[J]. 何春濤,王聰,閔景新,金大橋,黃海龍.  工程力學(xué). 2012(04)

博士論文
[1]高速射彈非定常運(yùn)動多相流場與彈道特性研究[D]. 趙成功.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]基于水流場多階彎曲振型壁面振動減阻研究[D]. 朱凌南.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于雙向流固耦合的柔性表面仿生減阻研究[D]. 郝路亭.大連理工大學(xué) 2018
[3]非光滑表面微氣泡減阻特性的數(shù)值研究[D]. 李新海.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]邊界層注入減阻劑湍流減阻特性實驗研究[D]. 鮑佳麒.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：3012430