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非定常出水柱体周向多孔排气流态特性研究
| 论文题名： | 非定常出水柱体周向多孔排气流态特性研究 |
| 关键词： | 水下航行体;通气空泡;气泡形态;数值模拟 |
| 摘要： | 高速航行体在水下航行阶段表面易发生自然空化现象，会影响航行体结构强度和稳定性。目前解决此问题最有效的方法是主动充气技术，通过航行体表面的通气孔或通气缝向外排气来控制表面通气空泡的形态，使得航行体水下运行稳定可控。因此，本文采用数值模拟方法研究表面开孔航行体水下航行阶段通气空泡的演化规律。 首先，需要对数值模拟方法进行验证，实验模型为实际工程的缩比模型，通过建立单孔排气实验的全尺寸数值模型，模拟相同工况下模型垂直运动并排气的过程，同时对比由高速摄像机得到的高质量气泡形态图与数值模拟得到的气泡形态图，以及两种方法得到的气泡拉伸长度、厚度和宽度等尺寸数值进行对比分析，以此来完成对数值模拟方法的验证。 其次，建立水下肩部开单孔的球头圆柱体垂直向上运行的数值模型，模拟球头圆柱体垂直向上运动过程，得到此过程中单气泡的形态、气泡内外压、速度场等物理量的变化规律，并给出了恒通气率下非定常匀速出水过程气泡内压的计算公式，同时验证了其趋势性。改变通气率与柱体速度，给出了空泡断裂位置与时间的变化规律。给定不同通气率和柱体加速度，得到两参数对单气泡演化规律的影响规律。 最后，建立表面分别开纵向两孔与周向三孔的球头圆柱体垂直向上运行的数值模型，模拟球头圆柱体垂直向上运动过程，得到多气泡形态等物理量的变化规律，并对比单气泡的形态与尺寸，获得气泡之间的影响规律。改变通气率与柱体加速度，得到两参数对多气泡形态、压力等物理量及多气泡断裂与融合等的影响规律。 |
| 作者： | 时俊雯 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 姚熊亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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