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水下气体射流技术的柱形与环形结构仿真分析

发布时间:2018-07-20 16:49
【摘要】:水下气体射流作为复杂的两相流动,在工程、冶金、国防等领域具有广泛的应用。近年来由于同心筒发射装置的应用与破水发射概念的提出,对水下气体射流的研究受到高度重视。然而对水下气体射流的研究更多的集中在圆形截面喷管与超声速工况下,对于环形截面喷管以及低速泡流态的水下气体射流的研究有待深入。本文主要采用数值模拟的方法分别对圆形和环形截面在亚声速、跨声速和超声速三种工况下的水下气体射流形态进行研究。主要的研究内容和工作包括:(1)建立了一套适合的柱形水下气体射流和环形水下气体射流数值模拟模型,并结合实验结果对数值模拟的模型进行了可靠性验证。(2)针对喷管喷出的气流速度为100m/s、340m/s、680m/s三种工况下的柱形水下气体射流和环形水下气体射流进行数值模拟研究。(3)对柱形水下气体射流和环形水下气体射流的形态发展过程和发展过程中的物理现象进行分析,同时对比分析两种不同形态的水下气体射流的异同。通过实验和数值模拟的结果表明:(a)柱形和环形水下气体射流产生的气泡在发展过程与整体的发展方向上相似;在环形射流中,气流速度较低时出现不同于柱形射流球状气泡的类环状结构形态的气泡;(b)在跨声速工况开始出现回击现象。随着射流速度的增大,回击现象发生的频率增大。本文作为水下气体射流研究的基础,为后续的水下气体射流更进一步的研究打下一定的基础。
[Abstract]:As a complex two-phase flow, underwater gas jet has been widely used in engineering, metallurgy, national defense and other fields. In recent years, due to the application of concentric tube launcher and the concept of water-breaking emission, the research of underwater gas jet has been paid great attention to. However, the research of underwater gas jet is more focused on circular section nozzle and supersonic condition, and the research of circular section nozzle and low velocity bubble underwater gas jet need to be further studied. In this paper, numerical simulation is used to study the underwater gas jet patterns of circular and annular sections under three operating conditions: subsonic, transonic and supersonic. The main contents and work are as follows: (1) A set of numerical simulation models of cylindrical and annular underwater gas jets are established. Combined with the experimental results, the reliability of the numerical simulation model is verified. (2) the numerical simulation of the cylindrical underwater gas jet and the annular underwater gas jet under the three operating conditions of 100 m / s ~ 340m / s air velocity is carried out. (3) A numerical simulation study is carried out. (3) A numerical simulation study is carried out on a cylindrical underwater gas jet and an annular underwater gas jet under three operating conditions. The development process and physical phenomena of cylindrical underwater gas jet and annular underwater gas jet are analyzed. At the same time, the similarities and differences of two different forms of underwater gas jet are compared and analyzed. The experimental and numerical results show that the bubble produced by the (a) cylindrical and annular underwater gas jet is similar to the whole development direction in the annular jet. When the flow velocity is low, the annular bubble; (b), which is different from the cylindrical jet spherical bubble, appears the phenomenon of return stroke at transonic speed. With the increase of jet velocity, the frequency of return stroke increases. As the foundation of underwater gas jet research, this paper lays a foundation for the further study of underwater gas jet.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O358

【参考文献】

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本文编号:2134143

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