分層流體中運動潛體興波特性的數(shù)值計算研究.pdf

1、流體分層現(xiàn)象在大氣、河口、湖泊和海岸地區(qū)并不少見，主要是由于流體含鹽度和溫度隨深度變化而導致密度的變化所產生的。當船舶或潛體在這種具有層化現(xiàn)象的海域中航行時，會產生比均勻流體中復雜得多的興波現(xiàn)象和水動波問題。一般情況下，水面和水下船舶在這種分層流體中中運動時不僅會產生表面波還會產生內波。 分層流體中運動物體激發(fā)的內波問題自被提出來以后，基于其在國防和工程中的重要應用背景，一直為各國政府和軍方所關注。近年來分層流體中潛體導致自由面

2、興波特性這一研究方向已成為潛體目標識別和隱蔽性的前瞻性研究，具有重要的學術意義和實際應用價值。 在回顧和總結了目前國內外研究進展的基礎上，本文利用現(xiàn)有的比較成熟的商業(yè)軟件CFX對細長橢球回轉體在分層流體中運動時的興波特性進行數(shù)值模擬，初步探索了分層流體中運動潛體的興波特性。首先針對細長橢球回轉體采用UG建模、前處理軟件ICEM劃分網(wǎng)格，接著利用CFX軟件，基于VOF方法，采用k-ε兩方程湍流模型封閉RANS方程做為求解控制方程，

3、對細長橢球回轉體在分層流體中運動時在自由面和內界面上的興波波形特征進行了數(shù)值模擬，并考察運動細長橢球回轉體所處的環(huán)境參數(shù)如流體的深度、流體的密度等和運動細長橢球回轉體的特征參數(shù)如細長橢球回轉體形狀以及運動速度、運動時所處位置等對自由面和分層界面上尾流場特征量(波幅、波系分布和波形等)的影響。通過數(shù)值模擬結果的定性分析表明：運動細長橢球回轉體在自由面和內界面上興波波形的波系分布主要由運動細長橢球回轉體的特征參數(shù)和所處流體的環(huán)境參數(shù)所決定；

4、運動細長橢球回轉體所處位置、上下層流體的密度比對自由表面和內交界面上的波形及波系分布有較明顯的影響；運動潛體的幾何特征對其在自由面和內交界面上的波系分布沒有較大影響，但對波幅有一定的影響。同時，與文獻數(shù)值計算和實驗研究結果相比較，本文得到模擬結果無論是波系構成還是興波波形的分布變化基本與文獻研究相吻合。 雖然本文的模擬得到了初步的結果，但由于處理方法、計算條件和研究時間等的限制，對此研究有進—步的完善。最后，本文對論文過程中的經