水下氣體射流及其對水中結構的沖擊損傷特性研究.pdf

1、水下氣體射流問題廣泛存在于船舶與海洋工程等領域，如對高溫高壓氣體進行冷卻的船用液艙，其內部便存在著復雜的高壓氣體射流現(xiàn)象，屬于強非線性的瞬態(tài)變化過程，是一種極其復雜的兩相流動問題，同時還伴隨著射流載荷對艙室結構的沖擊，逐一加大了該問題的研究難度。因此本文基于數(shù)值和實驗兩種手段，分別對水下氣體射流問題的現(xiàn)象、力學本質以及其對周圍邊界的沖擊效應等進行研究分析，其具有重要的工程意義。
　　首先，建立水下氣體射流動力學的數(shù)值模型。本文采用

2、VOF多相流模型對射流邊界進行追蹤，采用修正的RNG湍流模型以及針對高溫蒸汽的氣液轉化模型進行數(shù)值模擬。根據(jù)航行體尾燃氣射流壓力特性的仿真與實驗值進行對比，驗證本文數(shù)值方法的有效性。
　　其次，建立二維軸對稱射流流場模型，進行射流過程中射流場數(shù)值特性的一系列基礎研究，針對射流形態(tài)以及壓力速度分布等重要物理量，研究不同進氣壓力條件對射流場物理特性的影響，以及計算相同進氣壓力條件下，對考慮高溫氣體與水之間的物態(tài)轉化以及不考慮該轉化的情

3、況進行對比分析，得出溫度對氣體射流的影響。
　　再次，利用自行設計的水下氣體射流實驗裝置，采用實驗手段對該問題進行進一步研究。設計多種進氣管路的連接形式，研究各種形式下的射流場的形成、發(fā)展的一系列規(guī)律，以及射流引起的自由液面飛濺現(xiàn)象等，以彌補數(shù)值方法無法模擬各類現(xiàn)象的不足。最終分析得出可以使射流沖擊效應降低的一種連接形式，為液艙內氣體射流沖擊效應的研究提供實驗參考依據(jù)。
　　最后，針對水下氣體射流的工程應用背景，對給定射流管