海防是國家的重要保障,作為一個亞洲強國,我國應加強海防力度,增強對海洋防護軍備和武器系統(tǒng)的研究工作。高速入水過程涉及到的復雜流場是高速跨介質導彈、超空泡魚雷等武器的理論基礎,具有重要的工程意義。本文采用數(shù)值模擬的方法,對橫流條件下小型運動體高速垂直入水過程流場特性和運動體的運動特性進行分析與研究,主要研究內容和成果如下:基于均質平衡流理論,引入VOF多相流模型,選取Schnerr and Sauer空化模型和realizable k-ε湍流模型,采用重疊網(wǎng)格技術,提出了小型運動體垂直高速入水數(shù)值計算方法,并與文獻中的彈道和空泡形態(tài)公式進行對比,驗證了數(shù)值方法的有效性。開展無橫流條件下運動體高速垂直入水過程多相流動特性研究,獲得了入水速度和結構密度對彈道特性和流體動力的影響規(guī)律。運動體的入水速度和運動體密度越大,入水深度越大。撞擊階段阻力系數(shù)峰值隨入水速度的增大而增大,而水下穩(wěn)定階段阻力系數(shù)受入水初速度和運動體密度因素的影響不大。運動體頭部中點壓力峰值與入水速度有直接關系,入水速度越大,壓力峰值越大。開展橫流條件下運動體高速垂直入水過程多相流特性研究,分析了入水過程中的流場特性、入水彈道... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的背景和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 入水問題實驗研究進展
        1.2.2 入水問題數(shù)值模擬研究進展
        1.2.3 入水問題理論研究進展
        1.2.4 國內外研究現(xiàn)狀簡析
    1.3 本文主要研究內容
第2章 運動體高速入水數(shù)值計算方法
    2.1 引言
    2.2 控制方程
        2.2.1 基本控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 多相流模型
        2.2.4 空化模型
    2.3 運動機制實現(xiàn)技術
        2.3.1 基本思想
        2.3.2 預處理
    2.4 本章小結
第3章 無橫流條件下運動體高速入水多相流特性研究
    3.1 引言
    3.2 數(shù)值計算方法
        3.2.1 計算幾何模型與網(wǎng)格劃分
        3.2.2 網(wǎng)格和湍流模型的選取
    3.3 入水初速度對流場及運動特性的影響
        3.3.1 入水彈道及流體動力特性分析
        3.3.2 壓力場分布及變化規(guī)律
    3.4 運動體密度比對流場及運動特性的影響
        3.4.1 入水彈道及流體動力特性分析
        3.4.2 壓力場分布及變化規(guī)律
    3.5 本章小結
第4章 橫流條件下運動體高速入水多相流特性研究
    4.1 引言
    4.2 橫流條件下運動體高速入水數(shù)值模擬研究
        4.2.1 流場特性分析
        4.2.2 入水彈道及流體動力特性
        4.2.3 空泡形態(tài)發(fā)展規(guī)律
    4.3 入水初速度對流場及運動特性的影響
        4.3.1 空泡形態(tài)及流場特性分析
        4.3.2 入水彈道及流體動力分析
    4.4 橫流速度對流場及運動特性的影響
        4.4.1 空泡形態(tài)及流場特性分析
        4.4.2 入水彈道及流體動力分析
    4.5 本章小結
結論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于勢流理論的回轉體并聯(lián)入水雙空泡演化動力學研究[J]. 宋武超,魏英杰,路麗睿,王聰,盧佳興.  物理學報. 2018(22)
[2]Cavity formation during water entry of heated spheres[J]. 李佳川,魏英杰,王聰,夏維學.  Chinese Physics B. 2018(09)
[3]細長體射彈高速水平入水研究[J]. 王瑞琦,黃振貴,郭則慶,陳志華,劉如石.  彈道學報. 2017(02)
[4]半疏水-半親水球體垂直入水空泡數(shù)值仿真研究[J]. 孫釗,曹偉,王聰,路中磊.  兵工學報. 2017(05)
[5]加熱球體入水空泡實驗研究[J]. 李佳川,魏英杰,王聰,鄧環(huán)宇.  物理學報. 2016(20)
[6]正浮力開放腔體圓柱殼垂直入水數(shù)值研究[J]. 路中磊,魏英杰,王聰,陳晨.  振動與沖擊. 2016(16)
[7]回轉體傾斜入水空泡及彈道特性實驗[J]. 宋武超,王聰,魏英杰,許昊.  北京航空航天大學學報. 2016(11)
[8]基于高速攝像實驗的開放腔體圓柱殼入水空泡流動研究[J]. 路中磊,魏英杰,王聰,孫釗.  物理學報. 2016(01)
[9]空氣域壓力對高速射彈入水流場影響[J]. 陳晨,馬慶鵬,魏英杰,王聰.  北京航空航天大學學報. 2015(08)
[10]不同頭型運動體高速入水空泡數(shù)值模擬[J]. 馬慶鵬,魏英杰,王聰,趙成功.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2014(11)

博士論文
[1]高速射彈非定常運動多相流場與彈道特性研究[D]. 趙成功.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]湍流減阻添加劑對超空化流動的影響機理研究[D]. 姜晨醒.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[3]高速射彈入水過程多相流場特性研究[D]. 馬慶鵬.哈爾濱工業(yè)大學 2014

碩士論文
[1]回轉體并聯(lián)入水過程流場及運動特性數(shù)值研究[D]. 何超杰.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]雙回轉體并聯(lián)入水過程多相流動及運動特性研究[D]. 路麗睿.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[3]空投魚雷入水技術研究[D]. 路龍龍.西北工業(yè)大學 2006



本文編號：3168455