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小型回转体垂直入水过程多相流研究
| 论文题名： | 小型回转体垂直入水过程多相流研究 |
| 关键词： | 小型超空泡航行体;垂直入水;多相流动特性;自然空化;数值模拟 |
| 摘要： | 小型超空泡航行体的入水问题是入水研究中的一个难点和热点。当航行体的速度足够高时,周围流场的压力降至饱和蒸汽压以下并开始发生气化,产生空泡。超空泡航行体就是利用空化形成的包裹弹体的空泡来实现大幅度减阻的新型武器。与常规航行体入水问题不同,小型超空泡航行体的入水问题由于入水速度非常高,需要考虑水的自然空化、可压缩性及热效应等复杂物理因素,因此在对于该问题的研究还有很多工作需要开展。 本文在较为系统地回顾了国内外在入水问题,尤其是高速和超高速入水问题的研究进展后,基于大型流体动力学分析软件Fluent针对小型回转体垂直入水多相流过程进行了数值模拟研究。在低速入水问题的研究中,分析了回转体入水过程的一般特点,并考虑了不同入水速度和不同头型对入水过程的影响,并通过实验研究的结果验证了流体软件模拟入水问题的可行性;在高速入水问题的研究中,对流体软件进行了必要的二次开发,将可压缩流体的Tait状态方程和水中声速方程嵌入到Fluent软件中,实现了对液体可压缩性的模拟,在此基础上分析了回转体高速入水过程的多相流动特性,并考虑了不同入水速度和不同空化器直径对入水过程的影响。 本文的创新点主要体现在:(1)基于RANS方程,利用VOF多相流模型和六自由度动网格模型实现了对航行体垂直入水过程的数值模拟,计算结果与与实验现象较吻合;(2)通过用户自定义函数将Tait方程和声速方程嵌入到Fluent软件中,实现了对流体软件的二次开发,成功实现了对液体可压缩性的模拟,在超音速入水的工况中模拟出了较准确的激波形态。 |
| 作者： | 苏轶龙 |
| 专业： | 航天工程 |
| 导师： | 王聪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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