【摘 要】
：
在浅水条件下,航行体附近壁面和自由面同时影响空泡的非定常演化,其耦合效应非常复杂.本研究针对浅水发射回转体的非定常空化流动现象进行了研究,主要研究方法包括发射实验及CFD数值模拟.实验中通过高速摄像记录了空泡的非定常,包括不同位置空泡长度和形状的发展规律.数值计算中基于商业软件FLUENT建立了水/气/汽三相并包含空化相变效应的大涡模拟方法,以获得自由面-空泡-壁面相互作用结果.典型工况计算结果与
【机 构】
：
中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室,北京,100190 中国科学院大学工程科学学院,北
【出 处】
：
第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会
论文部分内容阅读
在浅水条件下,航行体附近壁面和自由面同时影响空泡的非定常演化,其耦合效应非常复杂.本研究针对浅水发射回转体的非定常空化流动现象进行了研究,主要研究方法包括发射实验及CFD数值模拟.实验中通过高速摄像记录了空泡的非定常,包括不同位置空泡长度和形状的发展规律.数值计算中基于商业软件FLUENT建立了水/气/汽三相并包含空化相变效应的大涡模拟方法,以获得自由面-空泡-壁面相互作用结果.典型工况计算结果与实验吻合良好,验证了数值方法的可靠性与精度.结果表明自由液面和壁面在一定距离内均能够影响回转体表面三维空泡内部回射流的位置,改变不同垂向截面位置空泡脱落的时序,引起空泡演化过程中流形流态的变化.其中自由液面会提高空泡的稳定性,靠近自由液面的空泡整体形状在周期内趋于稳定.而壁面会导致空泡厚度和长度增加,同时在距离壁面一定范围时,航行体表面空泡会发生局部脱落.在此基础上,模型上下表面空泡也会存在相互影响,体现了自由面和壁面两种因素的耦合效应.
其他文献
波浪相互干涉对多柱结构的水动力性能有较大的影响.针对这一问题,借助CFD软件FLUENT和黏性流理论,通过UDF(用户自定义函数)模块模拟造波,对一四柱结构在波浪下的水动力性能展开了时域模拟,研究结构周围波浪场分布及浮体受力情况.研究发现四柱结构在某一长波作用下,柱群内侧流体发生共振现象,结构中心处波高达到较大值,柱群外侧波高则相对内侧较低.而浮体所受波浪力较单柱时也有显著差异,浮体间相互干涉对结
本研究应用势流数值方法,计算了无黏情况下楔形块和台阶后通气空泡的轮廓线随气泡发生器形状、来流速度、气腔压力的变化情况.在大型循环水槽中开展了大平板下表面楔形块之后的通气试验,观察了不同来流速度和通气量下的空泡形态,测量了空泡长度、空泡高度、气腔内压力、空泡尾部脉动频率.结合势流计算结果和大型循环水槽试验结果,分析了通气空泡生成、维持和溃灭的过程及如何获得低通气量的稳定通气空泡.
海底集矿技术是深海采矿的关键技术,一般采用水力集矿方式将海床表面矿粒吸入集矿机中.单个球形矿粒在集矿中的受力特性及流场分析是集矿系统水动力特性研究的基础.本研究采用基于剪切应力运输(SST)的分离涡(DES)方法对单个球形矿粒在不同集矿工况下的垂向受力和流场特征进行了数值模拟.同时,在实验室构建了一套水力集矿试验系统,用力传感器测量球形颗粒的垂向受力.计算结果与试验值的比较结果验证本文数值模拟方法
船舶螺旋桨空化不仅会使螺旋桨存在空蚀的风险,而且发生空泡效应时螺旋桨诱导的船体表面脉动压力将高于无空化的情况,引起船尾振动,增大船尾的噪声水平,影响隐身性能,因此对螺旋桨空泡进行观察具有极其重要的意义.本研究是在中国船舶科学研究中心的大型循环水槽中,解决了光源和光折射等问题,利用高速摄影技术对螺旋桨空泡形态进行观测,螺旋桨模型的转速为28rps,相机采样率为5000fps,螺旋桨每旋转2°获得一张
在试验水槽中建立(1∶50)西太平洋某岛礁剖面地形,进行了二维水槽随机波浪试验,试验选取合田改进的JONSWAP谱,谱峰升高因子γ取3.3.在天然地形的随机波浪演化过程中,观察到了畸形波.本研究对畸形波生成的过程及特征进行了研究,发现畸形波不但是瞬时的事件,试验中也观测到了波浪演化形成多次畸形波事件的现象,且"三姐妹"畸形波持续性极强.通过分析波列的偏度√β1与峰度β2,发现峰度β2对畸形波有极强
河口海岸带潮汐涨落和波浪作用都会引起海滩地下水位的不断变化,为研究沙滩内部渗流过程对泥沙运动的影响,通过自制水槽试验对海滩内部孔隙水压力变化进行研究,以模拟实际情况下水位变化过程中沙滩内部的渗流特性.试验结果表明,水位从沙面以上逐渐下降过程中,经过水沙交界面时,由于毛细作用泥沙内部孔隙水压力产生突降;经过沙石粒径变化交界面时,因水面在泥沙颗粒间形成的弯液面的影响孔隙水压力略有回升且之后下降缓慢.介
当泄水建筑物下游河床基岩存在较厚的软弱夹层时,冲刷坑深度是该类工程消能防冲设计的关键技术指标.本研究结合某实际工程,试验研究了挑流消能、面流消能、戽流消能和挑面流组合的消能方式以及河床地形对冲刷坑的影响.研究结果表明:挑流消能的冲刷坑较深;面流消能方案回流淘刷坝趾;由于下游水位低,戽流消能的防冲效果不佳;挑面流组合消能中,面流起到了动水垫的作用,冲刷坑平均深度减小;泄水建筑物紧邻河岸时,采取局部开
适用于深水系泊作业的半潜式支持平台在设计阶段必须考虑不同系洎模式下受风、浪、流环境载荷的影响.本研究针对某深水半潜式支持平台,考虑风、浪、流联合作用,建立了不同系泊模式下的模型试验方法,开展了完整系泊、单根系泊缆破损以及系泊系统附加水平刚度等多种系泊模式下的模型试验研究,获得平台运动和受力特性.试验结果表明:文中不同系泊模式下系泊缆都具有足够的安全系数,不会发生破断;附加水平刚度对平台波频运动没有
面对南海渔业养殖的急迫需求,养鱼船带流水孔作业方案的水动力性能亟须验证.本研究采用数值计算和模型试验的方法,对单点系泊养鱼船两种开孔作业方案时的水动力性能开展了研究.首先开展了频域水动力性能计算,得到一种开孔状态的船体水动力系数、波浪力和运动幅值响应算子,然后进行了时域船体/锚链耦合数值计算,在耐波性水池开展了模型试验,分析了不同开孔状态养鱼船运动特性,并把数值计算结果与模型试验结果进行了比较,最
Ship-bank interactions induce a suction force and a yaw moment to influence the ships course keeping performance, known as the bank effect.To assess the forces, the systematic captive model test progr