| 【中文题名】 | 粘性分层流中水下航行体尾迹在随机海面中的表现特征研究 |
| 【英文题名】 | The Surface Wake Generated by a Submerged Moving Body in a Stratified Viscous Fluid and its Interaction with the Stochastic Ocean Waves |
| 【学科专业】 | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-11 |
| 【中关键词】 | 分层流,潜艇尾迹,海浪谱,RANS方程,VOF方法, |
| 【英关键词】 | stratified fluid,submarine wake,ocean wave spectrum,RANS equations,VOF method, |
| 【分类导航】 | 交通运输>水路运输>船舶工程>船舶原理>船舶流体力学> |
| 【论文摘要】 |
海水的密度层化是海洋的一种普遍现象。当潜艇在密度层化的海洋中航行时不仅会产生漩涡和湍流尾迹,还会激发内波尾迹。内波不仅可以沿着水平方向传播,而且还具有垂向传播的特性。潜艇运动激发的尾迹在传播过程中,会引起海洋表面流动速度和位移场的微小变化,通过与海面背景波相互作用,使得粗糙海面特征发生变化,空间卫星上装载的合成孔径雷达(简称SAR)对潜艇航行引起的这种自由面的水动力信号特征具有很强的成像能力,从而可以对潜艇的活动情况进行跟踪。但是,迄今为止,对相关机理的认识还是非常有限的。因此,本课题的研究有重要的学术意义和军事应用价值。
本文首先以球体为研究对象,通过直接求解三维非定常不可压缩RANS方程,采用RNG k ?ε湍流模型和界面追踪的VOF方法,对分层流中水下运动球体产生的尾迹进行了数值模拟与分析;结合随机海浪谱模型,提出了水下运动潜体产生的自由面尾迹与随机海浪相互作用的数值模拟方法。考察了在不同海面风速和主要波高条件下,运动球体产生的自由面尾迹与随机海浪相互调制的机理及其表现特征。
在以上工作的基础上,将水下运动潜体变为实尺度潜艇模型,根据潜艇模型上附体的几何特点以及与艇体的连接方式... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-7 |
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ABSTRACT |
7-11 |
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第一章 绪论 |
11-27 |
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1.1 论文研究的背景和意义 |
11-14 |
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1.2 国内外研究现状 |
14-19 |
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1.2.1 理论研究 |
14-17 |
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1.2.2 实验研究 |
17-19 |
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1.3 CFD 方法概述 |
19-25 |
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1.3.1 模拟方法 |
19 |
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1.3.2 湍流模型 |
19-21 |
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1.3.3 自由面处理方法 |
21-23 |
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1.3.4 商用CFD 软件 |
23-24 |
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1.3.5 高性能并行计算 |
24-25 |
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1.4 本文主要工作及创新点 |
25-27 |
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1.4.1 本文主要工作 |
25-26 |
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1.4.2 本文创新点 |
26-27 |
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第二章 理论模型 |
27-35 |
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2.1 控制方程 |
27 |
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2.2 离散格式 |
27-29 |
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2.2.1 压力插值方式 |
28 |
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2.2.2 压力速度耦合方式 |
28 |
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2.2.3 动量方程 |
28-29 |
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2.3 湍流模型 |
29-31 |
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2.4 VOF 方法 |
31-32 |
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2.5 海浪谱模型 |
32-35 |
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第三章 水下运动球体激发表面尾迹及其与随机海面相互作用的数值模拟 |
35-51 |
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3.1 问题的提法和求解 |
35-37 |
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3.1.1 问题的描述 |
35-36 |
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3.1.2 尾迹的数值数值方法 |
36-37 |
|
3.2 计算结果与分析 |
37-50 |
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3.2.1 当ρ_1 /ρ_2 =1 时的情况 |
37-44 |
|
3.2.2 当ρ_1 /ρ_2 <1 时的情况 |
44-50 |
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3.3 小结 |
50-51 |
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第四章 水下运动潜艇激发表面尾迹及其与随机海面相互作用的数值模拟 |
51-66 |
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4.1 研究对象 |
51-52 |
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4.2 数值模拟方法 |
52 |
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4.3 数值结果与分析 |
52-65 |
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4.3.1 当 ρ 1/ ρ 2=1 时的情况 |
52-59 |
|
4.3.2 当 ρ 1/ ρ 2<1 时的情况 |
59-65 |
|
4.4 小结 |
65-66 |
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第五章 结论和展望 |
66-68 |
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5.1 结论 |
66-67 |
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5.2 展望 |
67-68 |
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参考文献 |
68-73 |
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攻读硕士学位期间完成的论文 |
73-74 |
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致谢 |
74 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.111774 |
