結(jié)構(gòu)物出水過(guò)程的數(shù)值模擬.pdf

1、結(jié)構(gòu)物出水問(wèn)題在船舶及水中兵器領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始重視該問(wèn)題的研究。本文要研究的結(jié)構(gòu)物出水過(guò)程的數(shù)值模擬就是在這種背景下展開(kāi)的。結(jié)構(gòu)物出水問(wèn)題是一種涉及水和空氣的兩相流運(yùn)動(dòng)，同時(shí)耦合了流體流場(chǎng)及剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)內(nèi)容的復(fù)雜問(wèn)題。借助于流體力學(xué)分析軟件Fluent，在了解動(dòng)網(wǎng)格、UDF等關(guān)鍵技術(shù)后，研究圓柱體以恒定速度垂直水面運(yùn)動(dòng)，并穿透水面進(jìn)入空氣中的整個(gè)過(guò)程的流場(chǎng)分布、自由液面變形及流體對(duì)彈體的作用力。
　　本研究主要內(nèi)

2、容包括：⑴介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)結(jié)構(gòu)物出水過(guò)程的研究現(xiàn)狀，主要是簡(jiǎn)單模型（如球體、圓柱體）出水問(wèn)題的理論研究以及近來(lái)發(fā)展的粒子圖像測(cè)速技術(shù)用于追蹤、捕捉結(jié)構(gòu)物出水過(guò)程中的速度、渦量等的變化情況，得到自由面形狀變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究。⑵通過(guò)對(duì)與柱狀結(jié)構(gòu)物出水同屬于高雷諾數(shù)流動(dòng)問(wèn)題的平板繞流運(yùn)動(dòng)的模擬，給出了適用于該類(lèi)問(wèn)題的湍流模型及各參數(shù)、邊界條件設(shè)置、壁面函數(shù)處理方法等有效信息，為后續(xù)出水問(wèn)題的研究提供指導(dǎo)。⑶基于VOF模型，對(duì)單個(gè)鈍頭回轉(zhuǎn)體的出水

3、過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，給出了出水過(guò)程中不同時(shí)刻下彈體周?chē)乃俣仁噶糠植?、渦量分布以及彈體四壁所受水壓力的分布曲線，從中可以得到各壁面的危險(xiǎn)位置，為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)分析及防護(hù)提供了依據(jù)。將數(shù)值模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者符合得很好，從而證明了數(shù)值模擬對(duì)出水問(wèn)題研究的可靠性與準(zhǔn)確性。⑷對(duì)結(jié)構(gòu)物出水時(shí)液面變形進(jìn)行了定量化分析，研究了結(jié)構(gòu)物在不同初始深度下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)液面變形的影響規(guī)律以及不同頭、尾部形狀對(duì)液面變形的影響。對(duì)雙結(jié)構(gòu)物出水