帶空泡運(yùn)動(dòng)物體的附加質(zhì)量研究.pdf

1、對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的帶自然空泡水下物體，其附加質(zhì)量與無界連續(xù)流動(dòng)中的低速繞流會(huì)有很大不同，難以采用經(jīng)典的勢(shì)流理論方法求解，用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法確定帶空泡運(yùn)動(dòng)物體的附加質(zhì)量也存在相當(dāng)?shù)募夹g(shù)困難。 本文提出了通過數(shù)值“水洞”中帶自然空泡水下物體搖蕩運(yùn)動(dòng)的水動(dòng)力“測(cè)量”確定附加質(zhì)量的方法。根據(jù)帶自然空泡物體周期搖蕩運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，提出了合理的流場(chǎng)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬方法，實(shí)現(xiàn)物體流體動(dòng)力特性求解；然后根據(jù)流場(chǎng)中的物體運(yùn)動(dòng)方程，給出了物體受到的附

2、加質(zhì)量力的分離方法和附加質(zhì)量的計(jì)算方法；研究了帶自然空泡水下物體的附加質(zhì)量。 本文的主要工作與成果如下： (1)利用Fluent中的無粘模型，結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，研究了物體搖蕩振幅和頻率對(duì)數(shù)值計(jì)算附加質(zhì)量的影響。研究表明：隨著物體搖蕩的無量綱振幅的減小，計(jì)算得到的附加質(zhì)量的誤差率則相應(yīng)降低；當(dāng)物體搖蕩速度的幅值一定時(shí)，改變物體的振動(dòng)頻率，附加質(zhì)量的數(shù)值計(jì)算結(jié)果變化不大。 (2)利用標(biāo)準(zhǔn)k－epsilon模型研究粘性對(duì)附加

3、質(zhì)量的影響。研究表明粘性的存在會(huì)導(dǎo)致附加質(zhì)量有所上升，粘度越大，附加質(zhì)量的增量也越大。但是這個(gè)增量與附加質(zhì)量勢(shì)流解的理論值相比很小，可以忽略不計(jì)。所以通過粘性模型計(jì)算得到的附加質(zhì)量與經(jīng)典勢(shì)流理論值是相當(dāng)接近的。 (3) 選擇適合的頻率和振幅，計(jì)算了橢球和細(xì)長(zhǎng)體在全濕流中的附加質(zhì)量。不同空況下的附加質(zhì)量計(jì)算結(jié)果與勢(shì)流解理論值相比，誤差率很小。表明本文所提出的物體附加質(zhì)量的數(shù)值計(jì)算方法是可行的，并且具有很高的精度。本文方法為確定物體的