結(jié)構(gòu)物出水過程的數(shù)值模擬.pdf

1、結(jié)構(gòu)物出水問題在船舶及水中兵器領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，越來越多的國家開始重視該問題的研究。本文要研究的結(jié)構(gòu)物出水過程的數(shù)值模擬就是在這種背景下展開的。結(jié)構(gòu)物出水問題是一種涉及水和空氣的兩相流運動，同時耦合了流體流場及剛體運動學(xué)內(nèi)容的復(fù)雜問題。借助于流體力學(xué)分析軟件Fluent，在了解動網(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動，并穿透水面進入空氣中的整個過程的流場分布、自由液面變形及流體對彈體的作用力。
　　本研究主要內(nèi)

2、容包括：⑴介紹了國內(nèi)外對結(jié)構(gòu)物出水過程的研究現(xiàn)狀，主要是簡單模型（如球體、圓柱體）出水問題的理論研究以及近來發(fā)展的粒子圖像測速技術(shù)用于追蹤、捕捉結(jié)構(gòu)物出水過程中的速度、渦量等的變化情況，得到自由面形狀變化規(guī)律的實驗研究。⑵通過對與柱狀結(jié)構(gòu)物出水同屬于高雷諾數(shù)流動問題的平板繞流運動的模擬，給出了適用于該類問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)出水問題的研究提供指導(dǎo)。⑶基于VOF模型，對單個鈍頭回轉(zhuǎn)體的出水

3、過程進行了數(shù)值模擬，給出了出水過程中不同時刻下彈體周圍的速度矢量分布、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位置，為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)分析及防護提供了依據(jù)。將數(shù)值模擬結(jié)果與文獻中的實驗結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者符合得很好，從而證明了數(shù)值模擬對出水問題研究的可靠性與準(zhǔn)確性。⑷對結(jié)構(gòu)物出水時液面變形進行了定量化分析，研究了結(jié)構(gòu)物在不同初始深度下開始運動時對液面變形的影響規(guī)律以及不同頭、尾部形狀對液面變形的影響。對雙結(jié)構(gòu)物出水