自由液面下水力增阻器阻力特性及结构强度分析
发布时间：2021-01-07 00:44
水力增阻器是一个利用水的阻力来实现高速运动物体减速的装置。水力增阻器高速冲到水中并在自由面上运行是一个高度复杂的三维流动问题。其壁面不规则,曲率变化大,空间扭曲程度大,受到来流的强烈冲击,增阻器壁面会发生形变,这是一个典型的流固耦合问题。本文应用FLUENT软件对增阻器周围流场进行分析,通过ANSYS软件参数化设计语言实现流场与增阻器壁面的流固耦合分析。主要工作如下:（1）根据水力增阻器的结构特点和运行工况,建立了在直角坐标系下其物理模型和三维紊流数学模型。同时对数值方程的离散、控制方程的求解、初始边界条件、自由面重构等问题进行了深入的研究,为水力增阻器在自由面附近的运动分析奠定理论基础。（2）采用RANS方程和RNGκ?ε湍流模型,基于VOF方法模拟了增阻器从入流到出流的动态过程,其流场分布符合经典流体动力学理论,模拟结果与实际观测到的物理现象相符合。（3）对该类增阻器在自由面附近不同浸深、不同来流速度下阻力、升力特性进行了数值仿真计算,通过阻力系数、升力系数经验公式能够预测增阻器所能提供的最大阻力值、最大升力值,节约计算时间和试验成本,对增阻器的设计以及阻力预报提供参考依据。（4）...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
壁面函数示意图
图 2-2 VOF 函数描述Fig.2-2 Description of VOF function满流体 A,成为流体网格；而当 C = 0时为空网格，那为界面网格，如图 2-2 所示。在每个网格中C 一旦由面。重要的部分就是自由面的重构。所谓自由面重构就函数C 计算出单元内自由面的形状和方向，以便也给计算下一步的C 值作好准备。同时由于数学方散性，非线性效应，就必须对自由面进行重新构体积的输运量，与自由面的重构没有直接的联系，场计算的精确性，对于每一时刻计算得到的自由面了几种常见的格式。水平线来逼近自由面，根据相邻流体的体积函数值
（d）HIRT 法重构 （e）KIM 法重构图 2-3 几种常用 VOF 法对交界面采用的重构方法3 Several common VOF method of interface used in reconstruct VOF 求解最基本的 hirt&Nihcols 型直线近似方法以及在自拟出与实际界面吻合的结果 Youngs’PLIC 型重构技术[34]。ichols 型重构技术 Nichols 在提出 VOF 方法时，提出了用直线近似的界面重。它是在一个网格内，用水平和竖直两种直线近似该网格内r-Acceptor）的差分逼近格式计算运动界面的流体体积函数方
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽轮机末级转子叶片流固耦合计算[J]. 弓三伟,任丽芸,刘火星,李琳,邹正平. 热力透平. 2007(03)
[2]三维VOF模型及其在溢洪道水流计算中的应用[J]. 李玲,陈永灿,李永红. 水力发电学报. 2007(02)
[3]大箱形物体在限制水道上的阻力特性分析[J]. 吴维武,吴家鸣. 船海工程. 2007(01)
[4]某水陆坦克静水航行性能数值模拟研究[J]. 李俊杰,孟红,张洪康,李军. 车辆与动力技术. 2006(02)
[5]NUMERICAL SIMULATION OF SKIMMING FLOW OVER MILD STEPPED CHANNEL[J]. LEE Joseph Hun-wei. Journal of Hydrodynamics（Ser.B）. 2006(03)
[6]FLUENT软件在水利工程中的应用[J]. 叶茂,伍超,陈云良,张挺,周勤. 水利水电科技进展. 2006(03)
[7]两端简支输液管道流固耦合振动分析[J]. 初飞雪. 中国机械工程. 2006(03)
[8]混流式水轮机蜗壳与座环三维中湍流场的数值模拟[J]. 辛喆,张兰金,常近时. 水动力学研究与进展（A辑）. 2004(06)
[9]基于RANS方程的舟桥水阻力预报[J]. 林铸明,潘志远,傅世晓,崔维成. 水动力学研究与进展（A辑）. 2004(03)
[10]近水面航行二维水翼的水动力特性研究[J]. 王志东,朱仁庆. 船舶工程. 2004(03)
博士论文
[1]三维自由面湍流场数值模拟及其在水利工程中的应用[D]. 王志东.河海大学 2004
[2]自由面附近运动物体流场的数值与试验研究[D]. 洪方文.中国船舶科学研究中心 2001
硕士论文
[1]自由面湍流场的数值模拟及其应用[D]. 曾利.哈尔滨工程大学 2006
[2]混流式水轮机转轮流固耦合的动力特性分析[D]. 徐斌.西安理工大学 2006
本文编号：2961558
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
壁面函数示意图
图 2-2 VOF 函数描述Fig.2-2 Description of VOF function满流体 A,成为流体网格；而当 C = 0时为空网格，那为界面网格，如图 2-2 所示。在每个网格中C 一旦由面。重要的部分就是自由面的重构。所谓自由面重构就函数C 计算出单元内自由面的形状和方向，以便也给计算下一步的C 值作好准备。同时由于数学方散性，非线性效应，就必须对自由面进行重新构体积的输运量，与自由面的重构没有直接的联系，场计算的精确性，对于每一时刻计算得到的自由面了几种常见的格式。水平线来逼近自由面，根据相邻流体的体积函数值
（d）HIRT 法重构 （e）KIM 法重构图 2-3 几种常用 VOF 法对交界面采用的重构方法3 Several common VOF method of interface used in reconstruct VOF 求解最基本的 hirt&Nihcols 型直线近似方法以及在自拟出与实际界面吻合的结果 Youngs’PLIC 型重构技术[34]。ichols 型重构技术 Nichols 在提出 VOF 方法时，提出了用直线近似的界面重。它是在一个网格内，用水平和竖直两种直线近似该网格内r-Acceptor）的差分逼近格式计算运动界面的流体体积函数方
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽轮机末级转子叶片流固耦合计算[J]. 弓三伟,任丽芸,刘火星,李琳,邹正平. 热力透平. 2007(03)
[2]三维VOF模型及其在溢洪道水流计算中的应用[J]. 李玲,陈永灿,李永红. 水力发电学报. 2007(02)
[3]大箱形物体在限制水道上的阻力特性分析[J]. 吴维武,吴家鸣. 船海工程. 2007(01)
[4]某水陆坦克静水航行性能数值模拟研究[J]. 李俊杰,孟红,张洪康,李军. 车辆与动力技术. 2006(02)
[5]NUMERICAL SIMULATION OF SKIMMING FLOW OVER MILD STEPPED CHANNEL[J]. LEE Joseph Hun-wei. Journal of Hydrodynamics（Ser.B）. 2006(03)
[6]FLUENT软件在水利工程中的应用[J]. 叶茂,伍超,陈云良,张挺,周勤. 水利水电科技进展. 2006(03)
[7]两端简支输液管道流固耦合振动分析[J]. 初飞雪. 中国机械工程. 2006(03)
[8]混流式水轮机蜗壳与座环三维中湍流场的数值模拟[J]. 辛喆,张兰金,常近时. 水动力学研究与进展（A辑）. 2004(06)
[9]基于RANS方程的舟桥水阻力预报[J]. 林铸明,潘志远,傅世晓,崔维成. 水动力学研究与进展（A辑）. 2004(03)
[10]近水面航行二维水翼的水动力特性研究[J]. 王志东,朱仁庆. 船舶工程. 2004(03)
博士论文
[1]三维自由面湍流场数值模拟及其在水利工程中的应用[D]. 王志东.河海大学 2004
[2]自由面附近运动物体流场的数值与试验研究[D]. 洪方文.中国船舶科学研究中心 2001
硕士论文
[1]自由面湍流场的数值模拟及其应用[D]. 曾利.哈尔滨工程大学 2006
[2]混流式水轮机转轮流固耦合的动力特性分析[D]. 徐斌.西安理工大学 2006
本文编号：2961558
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