| 【中文题名】 | 水下航行体超空泡生长规律的数值研究 |
| 【英文题名】 | Numerical Study of Supercavitation Around the Submarine Vehicle |
| 【学科专业】 | 热能工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-10-13 |
| 【中关键词】 | 空泡,数值模拟,湍流,多相流,超空泡, |
| 【英关键词】 | cavitation,simulation,turbulence,multiphase,supercavitation, |
| 【分类导航】 | 交通运输>水路运输>船舶工程>船舶原理>> |
| 【论文摘要】 | 当水高速流过物体时，物体表面压力会下降到此时的饱和压力，此时水会低温汽化形成空泡，空泡的产生和溃灭引起的力学效应在工程上会产生很重要的影响。但超空泡的形成对水下航行体减阻具有极其重大的意义。空泡问题带来的强非线性关系使得空泡理论研究的重大突破具有很大难度。文中以描述泡泡的瑞丽方程为起点，合理得出空泡与水之间的质量输运关系，同时用有限容积法求解纳维—斯托克斯方程组与描述湍流的k、ε方程组。由于空泡两相流不满足各向同性假设，很难找到比较适用于这种流动的湍流模型，标准k-ε二方程模型在空泡产生区会过高估计湍流粘性比，因而在计算中改变了原有标准k-ε二方程湍流模型湍流粘性系数的定义，修改后的湍流模型对纯液相和纯汽相与标准k-ε二方程模型一致，对于两相混合区域做了一定的修正。运用所采用方法得出的计算结果与经典实验对比相一致。同时利用动网格技术对某超空泡航行体模型进行仿真，结果证明了超空泡具有很强的减阻特性。对于空泡问题的无量纲数也展开进行了研究，结果表明不同参数变化引起的不同空泡数对流场中空泡的结构有一定的影响。几何外形是引起空泡的一个重要原因，因而文中对三种不同外形的空化器做了研究，结果也反映了它们对空泡有不同影响，... |
| 【论文题纲】 |
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第1章 绪论 |
8-18 |
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1.1 空泡的产生与分类 |
8-9 |
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1.2 研究超空泡的背景及意义 |
9-11 |
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1.3 国外水下超高速武器发展的现状 |
11-14 |
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1.4 空泡问题试验与理论的研究现状 |
14-16 |
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1.5 本文的主要研究内容 |
16-18 |
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第2章 建立求解空泡的模型 |
18-29 |
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2.1 多相流流动的基本控制方程 |
18-20 |
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2.1.1 连续方程 |
18-19 |
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2.1.2 动量方程 |
19-20 |
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2.2 汽泡与液相的质量交换模型 |
20-24 |
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2.3 湍流与湍流模型 |
24-26 |
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2.4 壁面的边界层处理 |
26-28 |
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2.5 本章小结 |
28-29 |
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第3章 数值计算方法 |
29-50 |
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3.1 控制方程的离散 |
29-34 |
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3.2 算法 |
34-38 |
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3.3 网格生成与动态网格 |
38-47 |
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3.3.1 计算网格的分类 |
38-42 |
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3.3.2 自动生成网格的算法 |
42-45 |
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3.3.3 动态网格 |
45-47 |
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3.4 迭代方法及松弛因子 |
47-48 |
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3.5 边界条件的处理 |
48-49 |
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3.6 本章小结 |
49-50 |
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第4章 空泡多相流的计算结果分析 |
50-74 |
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4.1 计算结果与实验的比较 |
50-53 |
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4.2 超空泡航行体的减阻能力研究 |
53-57 |
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4.3 空泡数对流场的影响 |
57-66 |
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4.3.1 空泡数中运动速度对空泡的影响 |
57-61 |
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4.3.2 空泡数中汽化压力对空泡的影响 |
61-63 |
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4.3.3 空泡数中环境压力对空泡的影响 |
63-66 |
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4.4 空化器对空泡的影响 |
66-70 |
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4.5 航行体长度影响 |
70-73 |
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4.6 本章小节 |
73-74 |
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结论 |
74-75 |
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参考文献 |
75-80 |
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攻读硕士学位期间发表的论文 |
80-81 |
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致谢 |
81 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.111735 |
