本文關(guān)鍵詞：超空泡航行體傾斜出水過程動(dòng)力特性研究

  更多相關(guān)文章： 超空泡 傾斜出水 動(dòng)力特性 空泡形態(tài) 數(shù)值模擬

【摘要】：當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生空化現(xiàn)象，又稱汽蝕現(xiàn)象，汽蝕會(huì)對機(jī)械造成損傷，早期人們都極力避免空化現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)發(fā)現(xiàn)超空泡能夠?qū)崿F(xiàn)減阻的特性之后，研究人員開始對超空泡進(jìn)行大量的研究，尤其在軍事魚雷等軍事應(yīng)用方面較為顯著。但是在眾多水下航行體運(yùn)動(dòng)過程問題大都集中在垂直出水或入水，對航行體的傾斜出水方面研究的較少。在傾斜出水過程中，航行體的慣性力方向與重力方向不一致，受力與垂直出水過程相比更為復(fù)雜，使航行體在出水過程中超空泡的輪廓形態(tài)受到一定的影響�；谝陨媳尘�，本文對超空泡航行體傾斜出水過程進(jìn)行了一定的研究。 本文通過可視化實(shí)驗(yàn)裝置對不同頭型，不同長徑比，不同發(fā)射速度以及不同發(fā)射角度的航行體的傾斜出水過程進(jìn)行了觀察，并通過高速攝影儀拍下此過程。研究了這些因素對超空泡的形成及潰滅的影響，計(jì)算分析了在這些因素影響下的水動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，并通過數(shù)值模擬對部分工況進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)傾斜出水的航行體會(huì)產(chǎn)生很長的空泡尾跡，在穿過液面的過程中會(huì)產(chǎn)生非對稱型噴濺。傾斜出水的航行體產(chǎn)生的空泡不是軸對稱的，而是上面厚下面薄的空泡形狀，隨著越來越接近液面，空泡的非對稱性越來越明顯，在航行體頭部表現(xiàn)的更加明顯。發(fā)現(xiàn)對于相同液面高度，不同頭型產(chǎn)生完整閉合的超空泡的壓力不同，當(dāng)超空泡在水中沒有閉合時(shí)，在航行體出水之后，空泡尾跡會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并與空泡尾跡后部斷裂，產(chǎn)生閉合現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)傾斜出水時(shí)，重力對阻力系數(shù)的影響作用可以忽略。將測量實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的超空泡輪廓外形與Logvinovich的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)輪廓的整體形狀較為接近，但是實(shí)驗(yàn)值中超空泡的下半部分比理論研究值略小。利用數(shù)值模擬的方法模擬了不同頭型，不同發(fā)射角度的航行體的傾斜出水過程，對超空泡的生成、發(fā)展以及潰滅有了直觀的了解。航行體在傾斜出水運(yùn)動(dòng)時(shí)，空泡先在航行體的尾部生成，然后在雙肩產(chǎn)生，繼而生長發(fā)展至超空泡，并將之與實(shí)驗(yàn)對照，，發(fā)現(xiàn)超空泡的不對稱性，驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的正確性。另外，還分析了航行體的壓力分布圖，解釋了航行體產(chǎn)生不對稱空泡的原因。
【關(guān)鍵詞】：超空泡 傾斜出水 動(dòng)力特性 空泡形態(tài) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究的背景、目的及意義9-12
• 1.1.1 研究的背景9-11
• 1.1.2 研究的目的及意義11-12
• 1.2. 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)實(shí)驗(yàn)及理論研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 出水過程數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)及研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 超空泡航行體運(yùn)動(dòng)的理論研究分析18-28
• 2.1 超空泡的影響因素19-20
• 2.2 超空泡的形態(tài)輪廓及外形尺寸20-23
• 2.3 超空泡航行體出水載荷分析23-25
• 2.4 超空泡航行體的穩(wěn)定性理論研究25-28
• 第3章 超空泡航行體傾斜出水過程的實(shí)驗(yàn)研究28-69
• 3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>28-29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法29-31
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)發(fā)生裝置29-31
• 3.3 超空泡航行體出水過程的穩(wěn)定性影響分析31-46
• 3.3.1 不同頭型對超空泡航行體出水的影響31-36
• 3.3.2 長徑比對傾斜超空泡出水的影響36-39
• 3.3.3 不同初速度對超空泡航行體的影響39-44
• 3.3.4 發(fā)射角度對超空泡航行體的影響44-46
• 3.4 航行體出水過程中參數(shù)的變化分析46-65
• 3.4.1 頭型對航行體出水過程中參數(shù)的影響46-55
• 3.4.2 長徑比對航行體出水過程中參數(shù)的影響55-58
• 3.4.3 初速度對航行體出水過程中參數(shù)的影響58-63
• 3.4.4 發(fā)射角度對航行體出水過程參數(shù)的影響63-65
• 3.5 航行體出水前空泡輪廓的發(fā)展情況及分析65-69
• 第4章 超空泡航行體出水過程的數(shù)值研究69-84
• 4.1 超空泡傾斜出水過程數(shù)值模擬的理論研究69-75
• 4.1.1 基本控制方程：69-70
• 4.1.2 湍流模型70-71
• 4.1.3 多相流模型與空化模型71-73
• 4.1.4 動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)73-75
• 4.2 航行體傾斜出水時(shí)計(jì)算模型、網(wǎng)格劃分、邊界條件75-77
• 4.2.1 數(shù)值模擬計(jì)算模型75
• 4.2.2 數(shù)值模擬網(wǎng)格劃分和邊界條件75-76
• 4.2.3 數(shù)值計(jì)算方法設(shè)置76-77
• 4.3 超空泡航行體出水?dāng)?shù)值結(jié)果分析77-84
• 第5章 總結(jié)與展望84-86
• 5.1 本文總結(jié)84-85
• 5.2 本文研究展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-91
• 致謝91-92
• 攻讀碩士論文期間取得的研究成果92

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃海龍;黃文虎;周峰;;圓盤空化器超空泡形態(tài)三維數(shù)值模擬研究[J];兵工學(xué)報(bào);2008年01期

2 李國輝,鄧學(xué)鎣,馬宇;定常對稱背渦流態(tài)下細(xì)長體繞流結(jié)構(gòu)的演變[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2005年02期

3 劉曜,馬震宇;潛載導(dǎo)彈垂直發(fā)射水彈道和分離彈道研究[J];船舶工程;2005年03期

4 張軍,李英浩,金朋壽;垂直及斜出水流場的二維及三維TR-PIV試驗(yàn)[J];船舶力學(xué);2005年02期

5 褚學(xué)森;王志;顏開;;自然空化流動(dòng)數(shù)值模擬中參數(shù)取值影響的研究[J];船舶力學(xué);2007年01期

6 王海斌;王聰;魏英杰;張嘉鐘;賈力平;;水下航行體通氣超空泡的實(shí)驗(yàn)研究[J];船舶力學(xué);2007年04期

7 權(quán)曉波;李巖;魏海鵬;呂海波;辛萬青;魯傳敬;;航行體出水過程空泡潰滅特性研究[J];船舶力學(xué);2008年04期

8 傅德彬,劉琦,陳建偉,姜毅;導(dǎo)彈發(fā)射過程數(shù)值模擬[J];彈道學(xué)報(bào);2004年03期

9 仲維國,張嘉鐘;潛射航行器的水下彈道模擬[J];彈道學(xué)報(bào);2005年01期

10 鄭幫濤;;潛射導(dǎo)彈出水過程水彈道及流體動(dòng)力研究進(jìn)展[J];導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù);2010年05期

本文編號(hào)：582595