基于CFD的舱室破损进水数值研究

发布时间：2021-02-15 11:15

　　在维护海上主权上，潜艇起着非常重要的作用，其抗沉性能再次成为国内外的研究重点，本文对潜艇在破损舱室进水方面进行了一些探索研究，主要有以下几个方面：第一，介绍了潜艇抗沉性能的发展历程，同时清楚目前国内外的研究状况，并说明本文采用数值计算的方法研究破舱进水这个问题的优势所在。第二，介绍了在该问题上所需要的数值计算的理论知识及相关的数学原理。从算法原理上分析证明本文采用RNG k湍流模型，VOF液面追踪法和PISO的算法的合理性，同时介绍了破舱进水的数理模型。第三，本文对某简易模型进行仿真计算，具体分析了进水过程的流动状态，给出了舱室内各时刻典型的气液分布截图，通过数理计算验证该数值结果的正确性，同时分析了气垫，压强大小和破口面积大小对破舱进水物理过程的影响。第四，本文对环形舱室进行仿真计算，表明该办法对于模拟实际舱室是可行的，同时对该过程的试验装置进行介绍，对其做合理的简化后进行数值模拟，对试验进行预模拟，有一个直观的认识，同时分析试验与实际存在差异的原因。第五，本文在最后进行了总结，全文主要给出了数值模拟的方法并证明其正确性，同时提出该文对舱室中温度场，压力场等方面并未做出详细的分析，有... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

网格单元上的变量表示VOF方法从提出开始及受到国内外学者的广泛关注，这种分裂算法的新思想让学者

中 科 技 大 学 硕 士 学 位 毕 业 论ier 等[51]由相邻网格的流体体积以及质点速度为基础，通过几何和面的位置和方向，同时建立了数学模型，给出了液面解析解。 和 Issa[52]提出了 CICSAM 方法。此方法是建立在 Gaskell 和 La础上，在控制体内流体体积时无需分裂算子，采用半隐式处理量以及可压缩思想求得流通量的平均值。损进水的数理模型

直径为800mm，整个舱室体积约为 1m3，其中开口为圆形，位于在液舱正下方，其二维示意图3-1 如下：图 3-1 模型几何尺寸在进行数值计算之前，必须进行网格划分，其本质是将计算域进行离散化。综合考虑到所研究的问题与求解器的选择，本文用 ICEM 对模型进行网格划分。网格的划分对计算过程起着关键性的作用，非结构的网格生成容易，常用于复杂的几何体中，但计算的效果不理想，精度不高，通常需要大量的网格来保证计算的可信度；六面体网格，通常也称结构网格，有着明显的优势，较少的网格数就可以取得良好的计算效果，精度较高，同时节约计算资源。本文对计算模型采用全结构网格划分，网格示意图 3-2 如下：

【参考文献】：
期刊论文
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[2]苏/俄核潜艇秘史（1）[J]. 王海军.  现代舰船. 2006(01)
[3]VOF方法理论与应用综述[J]. 张健,方杰,范波芹.  水利水电科技进展. 2005(02)
[4]潜艇应急上浮稳性研究[J]. 邓志纯,陈材侃.  中国造船. 2004(01)
[5]潜艇动力抗沉性能评估研究[J]. 朱军.  船舶工程. 2003(04)
[6]潜艇应急操纵的建模与仿真[J]. 王鹢,王文武,孙枫,王国夫.  计算机仿真. 2003(06)
[7]船舶计算流体力学的发展与应用[J]. 蔡荣泉.  船舶. 2002(04)
[8]二阶精度的VOF自由面追踪方法及其应用[J]. 李谊乐,刘应中,缪国平.  船舶力学. 1999(01)
[9]潜艇损管应急操纵的运动仿真[J]. 袁赣南,赵琳,刘鹰.  船舶工程. 1998(04)
[10]燃气吹除压载水舱过程的理论分析[J]. 郑熹.  舰船科学技术. 1995(04)

硕士论文
[1]船舶阻力及粘性流场的数值模拟[D]. 李良彦.大连理工大学 2008



本文编号：3034744