【摘 要】
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舰船气泡尾流是舰船在航行过程中,于其尾部产生的一段包含大量气泡的湍流区域,它是舰船运动的特有产物。多年来,尾流特性及其应用一直都是国内外科学研究的一个热点领域。相
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舰船气泡尾流是舰船在航行过程中,于其尾部产生的一段包含大量气泡的湍流区域,它是舰船运动的特有产物。多年来,尾流特性及其应用一直都是国内外科学研究的一个热点领域。相比于其它水域,舰船气泡尾流区域具有特殊的性质,并包含了舰船的丰富信息,因而在军事方面有重要的研究和应用价值。另外,其民用价值也逐渐得以体现。本文在较为系统地回顾和总结了目前国内外气泡尾流问题的研究进展后,运用通用CFD软件FLUENT数值模拟了一个CFD标称船模的气泡尾流。主要思路是:首先对船模进行基于VOF两相流模型的带自由面粘性流场数值模拟;然后将自由面固化,对自由面以下的水体进行基于混合物多相流模型(Mixture)的气泡尾流场数值模拟。计算过程中,采用SIMPLE算法(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations),并探讨了Realizable k-ε两方程模型和湍流应力模型(Reynolds Stress Model)对气泡尾流计算的影响。在此基础上,本文采用体积力模型模拟螺旋桨的旋转运动,选用不同的气泡尺寸,改变船模航速,多次进行气泡尾流的数值模拟,分别讨论了螺旋桨、气泡直径以及航速对尾流模拟的影响。计算结果定性正确,验证了本文所使用的空气卷吸模型的适用性,以及所采用的气泡尾流数值模拟方法的可行性。
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