三维水翼片空泡和梢涡空泡尺度效应研究

发布时间：2020-11-11 21:01

　　 螺旋桨空化是影响船舶隐身性能的一个重要因素,其中片空泡和梢涡空泡是两种主要类型。由于空化现象的复杂性,当前在工程实践中对螺旋桨空泡的预报主要依靠模型试验给出实船预报结果。由于无法满足全相似律,其引起的尺度效应成为影响预报精度的重要障碍,需要引入相关的修正方法。本文以三维水翼作为试验模型,在小型多功能空泡水筒和循环水槽进行相应试验,并通过数值计算辅佐,得到片空泡和梢涡空泡的尺度效应的影响规律,为空泡的实船预报打下基础。首先本文对片空泡和梢涡空泡的国内外研究进展在试验研究和数值模拟两方面进行了归纳评述,其次对本文中用到的模型试验方法和数值模拟方法做了详细的介绍。接着对三维水翼模型分别在小型多功能空泡水筒中不同雷诺数、攻角、播核密度和含气量条件下和循环水槽中不同雷诺数、攻角下的片空泡形态和梢涡空泡形态、片空泡和梢涡空泡的初生空化数进行了比较,初步建立循环水槽中梢涡空泡初生空化数的尺度效应修正公式,对比不同实验设备带来的试验结果差距。然后采用建立的数值模拟方法,对不同攻角和雷诺数下的水翼表面及其周围流场进行计算研究。对计算结果的分析,包括计算低压区域与空泡形态的对比、最低压力位置和试验空泡初生位置的对比、最低压力系数与初生空化数的对比,使得数值计算结果能为理论研究提供一定的参考作用。最后,对上述研究进行总结,得出了循环水槽中梢涡空泡初生空化数尺度效应的初步预报公式,从试验与数值模拟两方面对论文工作进行了展望。
【学位单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：U674.70
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 片空化的试验与数值模拟研究
        1.2.2 梢涡空化的试验与数值模拟研究
    1.3 本文的研究目的及主要工作
第二章 研究方法
    2.1 试验技术方法
        2.1.1 试验目的
        2.1.2 试验设备
        2.1.3 试验模型与安装
        2.1.4 试验方案
    2.2 数值计算方法
        2.2.1 RANS方法
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 数值离散方法
第三章 试验现象与结果分析
    3.1 小型多功能空泡水筒中空泡形态尺度效应试验分析
        3.1.1 小型多功能空泡水筒中雷诺数对空泡形态的影响规律
        3.1.2 气核谱与含气量对片空泡与梢涡空泡的影响规律
    3.2 小型多功能空泡水筒初生空化的尺度效应
        3.2.1 雷诺数对片空泡和梢涡空泡初生空化数的影响规律
        3.2.2 气核谱与含气量对片空泡和梢涡空泡初生空化数的影响规律
    3.3 循环水槽中雷诺数对空泡形态的影响规律
    3.4 循环水槽初生空化数尺度效应
        3.4.1 循环水槽中雷诺数对空泡消失空化数的尺度效应
        3.4.2 循环水槽梢涡空泡初生空化数预报
    3.5 小结
第四章 三维水翼数值模拟计算
    4.1 计算模型与条件设置
    4.2 计算结果分析
        4.2.1 网格依赖性与湍流模型对比
pmin位置与试验空化初生位置对比'>        4.2.2 数值计算C_pmin位置与试验空化初生位置对比
        4.2.3 雷诺数与攻角的变化对数值计算结果影响
    4.3 数值计算与试验值的对比
    4.4 小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
附录一
附录二

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 方文均;;论空泡试验[J];中国造船;1955年02期

2 ;上海交通大学空泡水筒建成[J];上海交通大学学报;1979年01期

3 王学庚,黄河宁;球形空泡内含真实气体时的溃灭过程分析[J];大连工学院学报;1984年02期

4 黄继汤,李志民;液体粘性对空泡压缩及膨胀的影响[J];水利学报;1987年08期

5 黄继汤,田立言;液体粘性对空泡收缩及膨胀的影响[J];水利学报;1988年12期

6 黄建波;;群空泡的动力学分析[J];华东冶金学院学报;1989年04期

7 陆力,黄继汤,许协庆;空泡在边壁附近溃灭的实验研究[J];水利学报;1990年02期

8 廖华胜,吴持恭;计算空泡运动特性的一种新方法[J];水利学报;1991年06期

9 黄海斌;刘晓然;;螺旋桨空泡与激光空泡的比较研究[J];微计算机信息;2006年19期

10 王志;陈九锡;;回转体空泡绕流现象的数值模拟[J];船舶力学;2006年04期

相关博士学位论文 前5条

1 刘秀梅;液体参量对激光空泡产生和溃灭的影响研究[D];南京理工大学;2009年

2 韩冰;激光空泡相互作用及非对称溃灭的力学特性研究[D];南京理工大学;2013年

3 戚定满;长江口水体环境数值研究[D];华东师范大学;2001年

4 辛公正;桨叶几何对梢涡空泡起始影响及其机理研究[D];中国舰船研究院;2014年

5 张楠;球床通道内单相及气液两相流动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 顾湘男;三维水翼片空泡和梢涡空泡尺度效应研究[D];中国舰船研究院;2017年

2 邱超;微流体中空泡的产生及其动力学特性研究[D];大连海事大学;2012年

3 曾赛;对转桨无空泡线谱噪声数值模拟与实验研究[D];中国舰船研究院;2015年

4 朱巧凤;界面张力及粘性对单模Rayleigh-Taylor不稳定性空泡增长率的影响[D];湘潭大学;2015年

5 齐亚飞;弹体高速入水弹道稳定及空泡特性研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

6 ANSARI TALHA QASIM;L形实验段中两相流空泡份额的差压测量方法研究[D];华北电力大学(北京);2016年

7 张磊;液滴/空泡撞击疏水表面的动力学特性研究[D];大连海事大学;2017年

8 苏飞飞;伴镶边空泡远端肌病的临床、病理及GNE基因突变分析[D];吉林大学;2017年

9 李小磊;文丘里管中激光空泡的动力学特性研究[D];大连海事大学;2013年

10 曾建丽;棒束中高含气量空泡份额计算模型适用性的研究[D];上海交通大学;2009年

本文编号：2879737