基于重叠网格技术运动体高速入水多相流动特性研究
发布时间：2021-04-30 00:12
海防是国家的重要保障,作为一个亚洲强国,我国应加强海防力度,增强对海洋防护军备和武器系统的研究工作。高速入水过程涉及到的复杂流场是高速跨介质导弹、超空泡鱼雷等武器的理论基础,具有重要的工程意义。本文采用数值模拟的方法,对横流条件下小型运动体高速垂直入水过程流场特性和运动体的运动特性进行分析与研究,主要研究内容和成果如下:基于均质平衡流理论,引入VOF多相流模型,选取Schnerr and Sauer空化模型和realizable k-ε湍流模型,采用重叠网格技术,提出了小型运动体垂直高速入水数值计算方法,并与文献中的弹道和空泡形态公式进行对比,验证了数值方法的有效性。开展无横流条件下运动体高速垂直入水过程多相流动特性研究,获得了入水速度和结构密度对弹道特性和流体动力的影响规律。运动体的入水速度和运动体密度越大,入水深度越大。撞击阶段阻力系数峰值随入水速度的增大而增大,而水下稳定阶段阻力系数受入水初速度和运动体密度因素的影响不大。运动体头部中点压力峰值与入水速度有直接关系,入水速度越大,压力峰值越大。开展横流条件下运动体高速垂直入水过程多相流特性研究,分析了入水过程中的流场特性、入水弹道...
【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】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 入水问题实验研究进展
1.2.2 入水问题数值模拟研究进展
1.2.3 入水问题理论研究进展
1.2.4 国内外研究现状简析
1.3 本文主要研究内容
第2章 运动体高速入水数值计算方法
2.1 引言
2.2 控制方程
2.2.1 基本控制方程
2.2.2 湍流模型
2.2.3 多相流模型
2.2.4 空化模型
2.3 运动机制实现技术
2.3.1 基本思想
2.3.2 预处理
2.4 本章小结
第3章 无横流条件下运动体高速入水多相流特性研究
3.1 引言
3.2 数值计算方法
3.2.1 计算几何模型与网格划分
3.2.2 网格和湍流模型的选取
3.3 入水初速度对流场及运动特性的影响
3.3.1 入水弹道及流体动力特性分析
3.3.2 压力场分布及变化规律
3.4 运动体密度比对流场及运动特性的影响
3.4.1 入水弹道及流体动力特性分析
3.4.2 压力场分布及变化规律
3.5 本章小结
第4章 横流条件下运动体高速入水多相流特性研究
4.1 引言
4.2 横流条件下运动体高速入水数值模拟研究
4.2.1 流场特性分析
4.2.2 入水弹道及流体动力特性
4.2.3 空泡形态发展规律
4.3 入水初速度对流场及运动特性的影响
4.3.1 空泡形态及流场特性分析
4.3.2 入水弹道及流体动力分析
4.4 横流速度对流场及运动特性的影响
4.4.1 空泡形态及流场特性分析
4.4.2 入水弹道及流体动力分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于势流理论的回转体并联入水双空泡演化动力学研究[J]. 宋武超,魏英杰,路丽睿,王聪,卢佳兴. 物理学报. 2018(22)
[2]Cavity formation during water entry of heated spheres[J]. 李佳川,魏英杰,王聪,夏维学. Chinese Physics B. 2018(09)
[3]细长体射弹高速水平入水研究[J]. 王瑞琦,黄振贵,郭则庆,陈志华,刘如石. 弹道学报. 2017(02)
[4]半疏水-半亲水球体垂直入水空泡数值仿真研究[J]. 孙钊,曹伟,王聪,路中磊. 兵工学报. 2017(05)
[5]加热球体入水空泡实验研究[J]. 李佳川,魏英杰,王聪,邓环宇. 物理学报. 2016(20)
[6]正浮力开放腔体圆柱壳垂直入水数值研究[J]. 路中磊,魏英杰,王聪,陈晨. 振动与冲击. 2016(16)
[7]回转体倾斜入水空泡及弹道特性实验[J]. 宋武超,王聪,魏英杰,许昊. 北京航空航天大学学报. 2016(11)
[8]基于高速摄像实验的开放腔体圆柱壳入水空泡流动研究[J]. 路中磊,魏英杰,王聪,孙钊. 物理学报. 2016(01)
[9]空气域压力对高速射弹入水流场影响[J]. 陈晨,马庆鹏,魏英杰,王聪. 北京航空航天大学学报. 2015(08)
[10]不同头型运动体高速入水空泡数值模拟[J]. 马庆鹏,魏英杰,王聪,赵成功. 哈尔滨工业大学学报. 2014(11)
博士论文
[1]高速射弹非定常运动多相流场与弹道特性研究[D]. 赵成功.哈尔滨工业大学 2017
[2]湍流减阻添加剂对超空化流动的影响机理研究[D]. 姜晨醒.哈尔滨工业大学 2015
[3]高速射弹入水过程多相流场特性研究[D]. 马庆鹏.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]回转体并联入水过程流场及运动特性数值研究[D]. 何超杰.哈尔滨工业大学 2019
[2]双回转体并联入水过程多相流动及运动特性研究[D]. 路丽睿.哈尔滨工业大学 2018
[3]空投鱼雷入水技术研究[D]. 路龙龙.西北工业大学 2006
本文编号：3168455
【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】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 入水问题实验研究进展
1.2.2 入水问题数值模拟研究进展
1.2.3 入水问题理论研究进展
1.2.4 国内外研究现状简析
1.3 本文主要研究内容
第2章 运动体高速入水数值计算方法
2.1 引言
2.2 控制方程
2.2.1 基本控制方程
2.2.2 湍流模型
2.2.3 多相流模型
2.2.4 空化模型
2.3 运动机制实现技术
2.3.1 基本思想
2.3.2 预处理
2.4 本章小结
第3章 无横流条件下运动体高速入水多相流特性研究
3.1 引言
3.2 数值计算方法
3.2.1 计算几何模型与网格划分
3.2.2 网格和湍流模型的选取
3.3 入水初速度对流场及运动特性的影响
3.3.1 入水弹道及流体动力特性分析
3.3.2 压力场分布及变化规律
3.4 运动体密度比对流场及运动特性的影响
3.4.1 入水弹道及流体动力特性分析
3.4.2 压力场分布及变化规律
3.5 本章小结
第4章 横流条件下运动体高速入水多相流特性研究
4.1 引言
4.2 横流条件下运动体高速入水数值模拟研究
4.2.1 流场特性分析
4.2.2 入水弹道及流体动力特性
4.2.3 空泡形态发展规律
4.3 入水初速度对流场及运动特性的影响
4.3.1 空泡形态及流场特性分析
4.3.2 入水弹道及流体动力分析
4.4 横流速度对流场及运动特性的影响
4.4.1 空泡形态及流场特性分析
4.4.2 入水弹道及流体动力分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于势流理论的回转体并联入水双空泡演化动力学研究[J]. 宋武超,魏英杰,路丽睿,王聪,卢佳兴. 物理学报. 2018(22)
[2]Cavity formation during water entry of heated spheres[J]. 李佳川,魏英杰,王聪,夏维学. Chinese Physics B. 2018(09)
[3]细长体射弹高速水平入水研究[J]. 王瑞琦,黄振贵,郭则庆,陈志华,刘如石. 弹道学报. 2017(02)
[4]半疏水-半亲水球体垂直入水空泡数值仿真研究[J]. 孙钊,曹伟,王聪,路中磊. 兵工学报. 2017(05)
[5]加热球体入水空泡实验研究[J]. 李佳川,魏英杰,王聪,邓环宇. 物理学报. 2016(20)
[6]正浮力开放腔体圆柱壳垂直入水数值研究[J]. 路中磊,魏英杰,王聪,陈晨. 振动与冲击. 2016(16)
[7]回转体倾斜入水空泡及弹道特性实验[J]. 宋武超,王聪,魏英杰,许昊. 北京航空航天大学学报. 2016(11)
[8]基于高速摄像实验的开放腔体圆柱壳入水空泡流动研究[J]. 路中磊,魏英杰,王聪,孙钊. 物理学报. 2016(01)
[9]空气域压力对高速射弹入水流场影响[J]. 陈晨,马庆鹏,魏英杰,王聪. 北京航空航天大学学报. 2015(08)
[10]不同头型运动体高速入水空泡数值模拟[J]. 马庆鹏,魏英杰,王聪,赵成功. 哈尔滨工业大学学报. 2014(11)
博士论文
[1]高速射弹非定常运动多相流场与弹道特性研究[D]. 赵成功.哈尔滨工业大学 2017
[2]湍流减阻添加剂对超空化流动的影响机理研究[D]. 姜晨醒.哈尔滨工业大学 2015
[3]高速射弹入水过程多相流场特性研究[D]. 马庆鹏.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]回转体并联入水过程流场及运动特性数值研究[D]. 何超杰.哈尔滨工业大学 2019
[2]双回转体并联入水过程多相流动及运动特性研究[D]. 路丽睿.哈尔滨工业大学 2018
[3]空投鱼雷入水技术研究[D]. 路龙龙.西北工业大学 2006
本文编号：3168455
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