有動(dòng)力發(fā)射方式以其出水速度大、機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)、寬發(fā)射深度等優(yōu)點(diǎn),成為各類潛射導(dǎo)彈發(fā)射方式的發(fā)展方向。發(fā)射過(guò)程中形成的水下氣體射流涉及到氣液兩相之間的相互作用,復(fù)雜的激波結(jié)構(gòu)及激波運(yùn)動(dòng),頻帶寬、聲壓大的排氣噪聲。水下燃?xì)馍淞髟谠囼?yàn)研究、理論研究和數(shù)值仿真研究方面都具有很高的學(xué)術(shù)價(jià)值。為了研究水下燃?xì)馍淞髁鲃?dòng)過(guò)程、壓力特性和噪聲特性,本文建立了水下超音速燃?xì)馍淞髁鲌?chǎng)的數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用VOF方法追蹤氣-液兩相流的相界面遷移過(guò)程,并針對(duì)射流的高雷諾數(shù)特點(diǎn),選用標(biāo)準(zhǔn)k-?湍流模型對(duì)雷諾平均Navier-Stokes方程進(jìn)行封閉。仿真使用試驗(yàn)條件作為邊界條件,得到了射流的四個(gè)典型流動(dòng)過(guò)程、射流場(chǎng)靜壓脈動(dòng)強(qiáng)度分布、噴管出口壓強(qiáng)特性,驗(yàn)證了試驗(yàn)的可行性與合理性;通過(guò)分析射流壓力波峰值的衰減特性,證明本文所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)是合理的。利用FW-H噪聲預(yù)報(bào)模型,對(duì)水下超聲速燃?xì)馍淞鞯脑肼曔M(jìn)行了模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明:尾流場(chǎng)聲壓將出現(xiàn)周期性脈沖,且聲壓峰值隨著接收點(diǎn)距離的增加而快速衰減;水下超音速氣體射流的噪聲是一種寬頻噪聲,噪聲聲壓級(jí)隨著頻率的增加而衰減;水下超音速氣體射流噪聲聲壓級(jí)峰值隨著接收點(diǎn)距離的增加而快速衰減;噪聲聲壓級(jí)峰值隨著水深的增加而減小,隨著總溫的增加而增加。在仿真結(jié)果證明試驗(yàn)系統(tǒng)的可行性后,本文完成了水下超聲速燃?xì)馍淞髟囼?yàn)研究系統(tǒng)設(shè)計(jì),包括試驗(yàn)水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、噴管組件設(shè)計(jì)、測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)、供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及攝影系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
【學(xué)位單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TJ760.6
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 論文研究的背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水下超聲速氣體射流過(guò)程的研究
        1.2.2 水下超聲速氣體射流噪聲的研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 水下超音速氣體射流的數(shù)值計(jì)算模型及求解方法
    2.1 物理模型
    2.2 計(jì)算方法
        2.2.1 離散化方法
        2.2.2 離散格式
        2.2.3 流場(chǎng)計(jì)算方法
    2.3 數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 湍流的近壁處理
        2.3.4 多相流模型
    2.4 計(jì)算模型
        2.4.1 入口邊界
        2.4.2 出口邊界
        2.4.3 壁面邊界
        2.4.4 網(wǎng)格劃分
    2.5 數(shù)值穩(wěn)定條件及收斂條件
        2.5.1 穩(wěn)定條件
        2.5.2 收斂條件
    2.6 本章小結(jié)
第3章 流場(chǎng)仿真及結(jié)果分析
    3.1 仿真模型
    3.2 計(jì)算條件
    3.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        3.3.1 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 尾流場(chǎng)靜壓的壓強(qiáng)脈動(dòng)強(qiáng)度
        3.3.3 尾流場(chǎng)靜壓的頻譜分析
        3.3.4 噴管出口壓強(qiáng)和馬赫數(shù)
    3.4 試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)合理性驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 噪聲預(yù)測(cè)及結(jié)果分析
    4.1 引言
    4.2 FW-H模型
    4.3 噪聲仿真結(jié)果及分析
        4.3.1 水下超音速氣體射流噪聲聲壓曲線
        4.3.2 水下射流的噪聲聲壓級(jí)趨勢(shì)
        4.3.3 不同工作條件的聲壓趨勢(shì)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.1 引言
    5.2 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖
    5.3 試驗(yàn)水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
        5.3.2 容器壁厚的計(jì)算
        5.3.3 容器封頭的設(shè)計(jì)
        5.3.4 試驗(yàn)水箱附件設(shè)計(jì)
        5.3.5 試驗(yàn)水箱結(jié)構(gòu)
    5.4 噴管組件設(shè)計(jì)
    5.5 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.6 供氣系統(tǒng)
    5.7 高速攝影系統(tǒng)
    5.8 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝

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