自由液面下水力增阻器阻力特性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析.pdf

1、水力增阻器是一個(gè)利用水的阻力來實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)物體減速的裝置。水力增阻器高速?zèng)_到水中并在自由面上運(yùn)行是一個(gè)高度復(fù)雜的三維流動(dòng)問題。其壁面不規(guī)則，曲率變化大，空間扭曲程度大，受到來流的強(qiáng)烈沖擊，增阻器壁面會(huì)發(fā)生形變，這是一個(gè)典型的流固耦合問題。本文應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)增阻器周圍流場進(jìn)行分析，通過ANSYS軟件參數(shù)化設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)流場與增阻器壁面的流固耦合分析。主要工作如下： (1)根據(jù)水力增阻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行工況，建立了在直角坐標(biāo)系下

2、其物理模型和三維紊流數(shù)學(xué)模型。同時(shí)對(duì)數(shù)值方程的離散、控制方程的求解、初始邊界條件、自由面重構(gòu)等問題進(jìn)行了深入的研究，為水力增阻器在自由面附近的運(yùn)動(dòng)分析奠定理論基礎(chǔ)。 (2)采用RANS方程和RNG 湍流模型，基于VOF方法模擬了增阻器從入流到出流的動(dòng)態(tài)過程，其流場分布符合經(jīng)典流體動(dòng)力學(xué)理論，模擬結(jié)果與實(shí)際觀測到的物理現(xiàn)象相符合。 (3)對(duì)該類增阻器在自由面附近不同浸深、不同來流速度下阻力、升力特性進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算，通過阻力

3、系數(shù)、升力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式能夠預(yù)測增阻器所能提供的最大阻力值、最大升力值，節(jié)約計(jì)算時(shí)間和試驗(yàn)成本，對(duì)增阻器的設(shè)計(jì)以及阻力預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。 (4)使用APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語言，將增阻器在FLUENT軟件中計(jì)算得到壁面上的水壓力施加到ANSYS有限元模型上，實(shí)現(xiàn)流體和結(jié)構(gòu)的順序耦合。在ANSYS軟件平臺(tái)上對(duì)增阻器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，得到了增阻器壁面在不同工況下的應(yīng)力場分布和變形情況，計(jì)算結(jié)果有助于增阻器的實(shí)際工程應(yīng)用及安全運(yùn)行。 本文的