本文關(guān)鍵詞：三維水翼空化的流體動力和結(jié)構(gòu)載荷特性數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 水翼 空化 流固耦合 流體動力 載荷

【摘要】：現(xiàn)代艦船對自身隱蔽性、舒適性和安全性的要求越來越高，然而隨著航行速度的提升，水翼、螺旋槳的葉片表面將會不可避免的產(chǎn)生空化現(xiàn)象。空化是一種復(fù)雜的多相流動，常伴隨著空泡的生長、脫落和潰滅，表現(xiàn)出較強(qiáng)的時變特性，易導(dǎo)致表面脈動壓力急劇增大，并且造成振動、空蝕和噪聲等不良后果，因此水翼的空化機(jī)理和流體動力特性一直是高速航行器水動力學(xué)的主要研究內(nèi)容。 流固耦合方法考慮水翼的位移形變與流場之間的相互干擾，與單獨的流體仿真相比更接近實際情況，且能獲取水翼的結(jié)構(gòu)載荷特性，這對預(yù)報和控制水翼空化現(xiàn)象、改善其流體動力性能有重要幫助。本論文基于流固耦合算法，利用Workbench+CFX+Mechanical APDL軟件對水翼空化問題進(jìn)行了雙向流固耦合計算，獲得了三維水翼在空化多相流作用下的流體動力和結(jié)構(gòu)載荷特性。 對水翼空化問題的流體動力、結(jié)構(gòu)載荷特性展開流固耦合分析，利用CFX對三維水翼的空化問題進(jìn)行流體動力學(xué)仿真，對網(wǎng)格劃分策略、湍流模型進(jìn)行對比驗證，建立了雙向流固耦合的計算模型并對鋁合金材質(zhì)水翼的云狀空化問題進(jìn)行研究，，獲得耦合算法下的空泡形態(tài)發(fā)展規(guī)律、升阻力系數(shù)及結(jié)構(gòu)載荷特性。 對水翼空化的流體動力和結(jié)構(gòu)載荷特性影響因素展開分析，考察水翼空化問題的影響因素，對由水翼結(jié)構(gòu)剛度、水翼攻角及空化數(shù)變化所引起的流體動力特性和結(jié)構(gòu)載荷特性差異進(jìn)行研究，經(jīng)過雙向流固耦合計算，獲得了結(jié)構(gòu)剛度、空化數(shù)和攻角對水翼的空泡形態(tài)、升阻力系數(shù)、結(jié)構(gòu)位移形變和應(yīng)力分布等特性的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：水翼 空化 流固耦合 流體動力 載荷
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U661
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.1.1 課題背景8-9
• 1.1.2 研究目的和意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-13
• 1.2.1 水翼空化研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 流固耦合研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及方法13-15
• 第2章 水翼空化及流固耦合的基本理論15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 流體動力學(xué)基本理論15-20
• 2.2.1 基本控制方程15-16
• 2.2.2 湍流模型16-19
• 2.2.3 空化模型19-20
• 2.3 流固耦合基本理論20-24
• 2.3.1 流固耦合分類及研究方法21-22
• 2.3.2 流固耦合的基本方程22-24
• 2.4 單雙向流固耦合方法24-25
• 2.4.1 單向流固耦合24-25
• 2.4.2 雙向流固耦合25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第3章 三維水翼空化的流固耦合仿真分析27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 CFX 中流體域模型的建立及驗證27-33
• 3.2.1 計算模型及邊界條件27-28
• 3.2.2 模型網(wǎng)格無關(guān)性驗證28-31
• 3.2.3 湍流模型的對比驗證31-33
• 3.3 ANSYS 中水翼模型的建立33
• 3.4 水翼在空化多相流下的流固耦合分析33-37
• 3.4.1 水翼的流體動力特性33-36
• 3.4.2 水翼的結(jié)構(gòu)載荷特性36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 第4章 多相流下水翼的流體動力特性及載荷特性影響因素分析39-58
• 4.1 引言39
• 4.2 水翼剛度對其流體動力特性及結(jié)構(gòu)特性的影響39-45
• 4.2.1 水翼剛度對其流體動力特性的影響39-41
• 4.2.2 水翼剛度對其結(jié)構(gòu)特性的影響41-45
• 4.3 空化數(shù)對水翼流體動力特性及結(jié)構(gòu)特性的影響45-51
• 4.3.1 空化數(shù)對水翼流體動力特性的影響45-47
• 4.3.2 空化數(shù)對水翼結(jié)構(gòu)特性的影響47-51
• 4.4 水翼攻角對其流體動力特性及結(jié)構(gòu)特性的影響51-57
• 4.4.1 水翼攻角對其流體動力特性的影響51-53
• 4.4.2 水翼攻角對其結(jié)構(gòu)特性的影響53-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果64-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 時素果;王國玉;袁海濤;王復(fù)峰;;繞三維水翼非定常空化流動結(jié)構(gòu)的數(shù)值與實驗研究[J];工程力學(xué);2012年08期

2 唐學(xué)林;賈玉霞;王福軍;吳玉林;李小芹;;基于修正的RNGκ-ε模型的水翼空化數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報;2012年09期

3 曹彥濤;彭曉星;張國平;徐良浩;;繞三維扭曲水翼云空化形成及演化的試驗研究[J];船舶力學(xué);2014年05期

4 季斌;洪方文;彭曉星;;二維水翼非定�？张萘鲾�(shù)值模擬[J];艦船科學(xué)技術(shù);2009年01期

5 王征;吳虎;賈海軍;;流固耦合力學(xué)的數(shù)值研究方法的發(fā)展及軟件應(yīng)用概述[J];機(jī)床與液壓;2008年04期

6 張帥;朱錫;周振龍;侯海量;;易變形船舶螺旋槳流固耦合特性分析[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報;2014年01期

7 張亮;何環(huán)宇;張學(xué)偉;馬勇;;垂直軸水輪機(jī)單向流固耦合數(shù)值研究[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年05期

8 郭術(shù)義,陳舉華;流固耦合應(yīng)用研究進(jìn)展[J];濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年02期

9 馬鵬;豐家輝;胡昌洋;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)翼型升阻比的計算[J];華電技術(shù);2008年07期

10 時素果;王國玉;王復(fù)峰;高德明;;繞三維水翼云狀空化現(xiàn)象的實驗研究[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報;2011年02期

本文編號：774160