小型回转体低速倾斜入水过程流场特性研究

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运动体以一定的速度从空气穿过气水交界面进入水体的过程称为入水过程。该过程历时非常短暂,具有很重要的研究价值。本文采用数值模拟和试验相结合的方法,针对小型回转体低速倾斜入水过程流场特性开展研究,主要内容如下:采用求解雷诺时均方程的数值计算方法,引入VOF多相流模型和k??湍流模型,对小型回转体低速倾斜入水过程开展数值模拟研究。获得了入水过程中回转体速度和入水空泡随时间的变化规律,并将数值结果和试验结果进行了对比,验证了本文数值模拟方法的有效性。针对小型回转体低速倾斜入水过程开展了数值模拟研究,分析了入水空泡、和回转体运动特性和阻力特性随时间的变化规律,获得了运动参数(入水速度、入水角度)和模型参数(回转体头型及材料密度)对入水空泡发展演化、速度衰减及阻力系数变化规律的影响。针对小型回转体低速倾斜入水过程开展了试验研究,分析了回转体在低速倾斜入水条件下,入水空泡的生成机理和演化过程,以及入水喷溅随时间的变化规律。进而通过对比试验,获得了入水过程中运动参数和模型参数对入水空泡闭合时间及发展规律、回转体速度及阻力系数变化规律的影响。
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