本文選題：表面潤(rùn)濕性 + 入水空泡�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：入水問(wèn)題是一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)涉及跨介質(zhì)的固-液-氣三相相互作用復(fù)雜多相流動(dòng)問(wèn)題。入水問(wèn)題與許多工程應(yīng)用及自然現(xiàn)象有重要關(guān)系,例如:空投魚(yú)雷、反潛導(dǎo)彈、飛船水上回收、水上飛機(jī)著陸、船舶砰擊、跳彈現(xiàn)象、水上行走生物以及跳水運(yùn)動(dòng)等。本文采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究表面潤(rùn)濕性對(duì)球體及軸對(duì)稱(chēng)柱體垂直入水過(guò)程入水空泡發(fā)展規(guī)律、多相流場(chǎng)結(jié)構(gòu)以及流體動(dòng)力的影響。具體研究?jī)?nèi)容和成果如下:基于均質(zhì)平衡流理論,建立考慮表面潤(rùn)濕性的入水過(guò)程多相流動(dòng)數(shù)值方法。在VOF(Volume of Fluid)多相流模型基礎(chǔ)上,耦合CSF(Continuum Surface Force)模型,通過(guò)UDF(User Defined Function)語(yǔ)言對(duì)Fluent軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),將表面張力作為源項(xiàng)引入到Navier-Stokes方程中,同時(shí)引入動(dòng)態(tài)接觸角修正近壁面三相線(xiàn)處氣液界面夾角。通過(guò)球體垂直入水典型工況數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證本文所建立數(shù)值方法的有效性。基于本文建立的數(shù)值方法,開(kāi)展均一表面潤(rùn)濕性球體垂直入水過(guò)程三維數(shù)值模擬。研究表面潤(rùn)濕性對(duì)球體垂直入水過(guò)程入水空泡發(fā)展規(guī)律、多相流場(chǎng)結(jié)構(gòu)以及流體動(dòng)力的影響,分析表面潤(rùn)濕性對(duì)球體垂直入水空泡閉合時(shí)間、閉合位置的影響規(guī)律,掌握產(chǎn)生入水空泡的臨界入水速度與表面潤(rùn)濕性關(guān)系,揭示入水空泡產(chǎn)生機(jī)理。通過(guò)不同相對(duì)密度球體垂直入水過(guò)程數(shù)值模擬,進(jìn)一步分析親水性球體及疏水性球體垂直入水空泡形態(tài)典型差異,以及親水性表面及疏水性表面對(duì)球體垂直入水過(guò)程流體動(dòng)力以及運(yùn)動(dòng)特性的影響�；诒疚慕⒌臄�(shù)值方法,開(kāi)展非對(duì)稱(chēng)表面潤(rùn)濕性球體垂直入水過(guò)程三維數(shù)值模擬。研究半疏水-半親水球體垂直入水過(guò)程產(chǎn)生的非對(duì)稱(chēng)入水空泡發(fā)展規(guī)律,以及相應(yīng)的非對(duì)稱(chēng)多相流場(chǎng)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律,分析球體受到的非對(duì)稱(chēng)流體動(dòng)力以及軌跡偏轉(zhuǎn)。同時(shí),研究球體表面潤(rùn)濕性非對(duì)稱(chēng)差異程度對(duì)非對(duì)稱(chēng)入水空泡發(fā)展規(guī)律、軌跡偏轉(zhuǎn)及流體動(dòng)力的影響。通過(guò)不同相對(duì)密度的半疏水-半親水球體垂直入水過(guò)程數(shù)值模擬,進(jìn)一步研究非對(duì)稱(chēng)表面潤(rùn)濕性球體垂直入水過(guò)程產(chǎn)生的非對(duì)稱(chēng)入水空泡及流體動(dòng)力,揭示非對(duì)稱(chēng)入水空泡產(chǎn)生機(jī)理和發(fā)展規(guī)律。建立小型運(yùn)動(dòng)體垂直入水實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),設(shè)計(jì)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)體旋轉(zhuǎn)及裝夾的釋放裝置,開(kāi)展不同表面潤(rùn)濕性柱體垂直入水實(shí)驗(yàn)研究。研究表面潤(rùn)濕性對(duì)柱體垂直入水空泡形態(tài)發(fā)展過(guò)程的影響,分析柱體垂直入水空泡的兩次閉合現(xiàn)象。通過(guò)半疏水-半親水柱體的垂直入水實(shí)驗(yàn),研究非對(duì)稱(chēng)表面潤(rùn)濕性柱體垂直入水后產(chǎn)生的非對(duì)稱(chēng)入水空泡,及由此產(chǎn)生的柱體運(yùn)動(dòng)軌跡偏轉(zhuǎn)以及攻角變化,揭示非對(duì)稱(chēng)表面潤(rùn)濕性柱體垂直入水過(guò)程非對(duì)稱(chēng)入水空泡的產(chǎn)生機(jī)理和發(fā)展規(guī)律。最后,通過(guò)考慮表面潤(rùn)濕性的柱體垂直入水空泡數(shù)值研究,驗(yàn)證本文數(shù)值方法有效性的同時(shí),分析了親水性表面和疏水性表面對(duì)柱體垂直入水過(guò)程多相流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及流體動(dòng)力的影響。
[Abstract]:In this paper , we study the influence of surface wettability on the development of water - filled hollow bubbles , the structure of multi - phase flow field and the influence of hydrodynamic forces on the surface wettability . In the end , the effect of hydrophilic surface and hydrophobic surface on the multi - phase flow field structure and hydrodynamic force in the vertical water inlet process of the column is analyzed by considering the numerical value of surface wettability .
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O359

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