航行体出水过程通气空化流场特性研究

发布时间：2021-06-30 14:43

　　水下航行体的出水过程可以是垂直于水面，也可以相对于水平面倾斜一定角度。航行体运动过程的空化现象包括自然空泡的产生，发展和溃灭。空泡溃灭伴随强大的空泡溃灭冲击波，有可能对航行体结构造成破坏。对航行体水下运动过程进行主动通气可以改善流体动力和航行体受力情况，但是通气率的给定也是一个非常复杂的技术难题。因此，针对这些问题本文主要开展了以下工作：（1）针对航行体垂直出水过程，只考虑自然空化，分析了不同航行速度对航行体流体动力以及空泡形态的影响。在此基础上分析了自然空化下航行体不同角度斜出水流体动力特性；（2）对航行体出水过程考虑自然空化的同时进行人工主动通气，针对同一通气率下不同航行速度对航行体流体动力及空泡形态影响进行分析；（3）对自然空化下航行体出水过程通气与不通气航行体表面压力随空泡变化进行跟踪对比，得到了通气与不通气的航行体表面压力随空泡变化规律；（4）分析了人工通气相对于自然空化优势以后，对通气率时序变化对航行体空泡形态和流体动力进行了分析研究，得到了给气方式的最佳方案；本文的创新点主要体现在：（1）对三维物理模型进行了全过程模拟，并对三维航行体出水进行主动通气；（2）在航行体垂直出... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

二维轴对称网格

图 2-3 三维半域网格图 2-4 三维全域网格三种网格均采用结构化网格，网格数量分别为 5.7 万，37 万，45 万，网格度是依次降低的。由于本文第四章将研究主动通气的影响，因此在半域网格的通气口处进行了网格加密。边界条件设置也基本按照图 2-1 所示，即流域部为压力入口，流域顶部为压力出口，流域外围为壁面，对于二维和半域，壁面压力入口压力出口

图 2-4 三维全域网格三种网格均采用结构化网格，网格数量分别为 5.7 万，37 万，45 万，网是依次降低的。由于本文第四章将研究主动通气的影响，因此在半域网通气口处进行了网格加密。边界条件设置也基本按照图 2-1 所示，即流为压力入口，流域顶部为压力出口，流域外围为壁面，对于二维和半域流域的部分为对称轴或者对称面。为了增加可比性,三种网格均在同一空进行对比。空化数是一个描述自然空化情况的一个参量,一般说来,在其他变的情况下,空化数越小,越容易空化.空化数的表达式为:20.5cp pV (2-2式中 ： p ——当地深度无穷远处环境流体的静压力；cP——水的饱和蒸汽压力; ——水的密度；V 为航行体的速度。三种网格模型中，航行体的尺寸完全一致，各无量纲参数如下：长细比 10

【参考文献】：
期刊论文
[1]航行体垂直出水载荷与空泡溃灭机理分析[J]. 王一伟,黄晨光,杜特专,方新,梁乃刚.  力学学报. 2012(01)
[2]考虑接触非线性的航行体出水结构动力学分析[J]. 尤天庆,王聪,曹伟,魏英杰,何春涛.  振动与冲击. 2011(08)
[3]航行体出水过程头部流场载荷特性分析[J]. 尤天庆,张嘉钟,王聪,曹伟.  北京航空航天大学学报. 2011(05)
[4]通气空泡生成和溃灭特性试验研究[J]. 张博,张宇文,张纪华.  应用力学学报. 2011(01)
[5]航行体有攻角出水全过程数值模拟[J]. 王一伟,黄晨光,杜特专,刘维玮.  水动力学研究与进展A辑. 2011(01)
[6]潜射导弹垂直发射过程流体动力特性数值模拟[J]. 闵景新,魏英杰,王聪,曹伟,邹振祝.  兵工学报. 2010(10)
[7]潜射导弹水下运动过程仿真分析[J]. 崔乃刚,曹春泉,韦常柱.  弹道学报. 2009(02)
[8]航行体出水过程空泡溃灭特性研究[J]. 权晓波,李岩,魏海鹏,吕海波,辛万青,鲁传敬.  船舶力学. 2008(04)
[9]潜射导弹表面空化特性研究[J]. 魏海鹏,郭凤美,权晓波.  宇航学报. 2007(06)
[10]导弹垂直发射出筒过程中通气空泡流研究[J]. 刘筠乔,鲁传敬,李杰,曹嘉怡.  水动力学研究与进展A辑. 2007(05)

博士论文
[1]水下动能射弹空泡形态及流体动力特性研究[D]. 金大桥.哈尔滨工业大学 2010

硕士论文
[1]潜射导弹水下发射及出水过程三维数值研究[D]. 杨晓光.哈尔滨工业大学 2009
[2]潜射导弹垂直发射出水动响应数值模拟[D]. 何乾坤.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：3257937