空化模型中的相变系数影响研究

利用数值计算的方法,对空化模型中的相变系数进行研究.将数值计算和实验数据进行分析和整理,分别获得蒸发系数和冷凝系数与空化数之间的依赖关系.通过比较半球头圆柱体的二维轴对称模型数值计算结果表明:不同空化数对应着不同相变系数.其中,蒸发系数和冷凝系数分别对主空泡、次生空泡、尾空泡等类型的空泡在形态、溃灭位置、溃灭强度等方面有较大影响.     

圆柱体出筒过程头型对流体动力的影响

针对圆柱体出筒过程头型对流体动力特性的影响,采用多相流Mixture模型、Singhal空化模型和标准的k-ε湍流模型的方法,并结合动网格技术,求解混合介质RANS方程,实现了圆柱体运动的动边界与流场的流体-固体耦合求解.以此为基础,对有重力影响下的3种头型的圆柱体出筒过程和流体动力特性进行了数值模拟,分析了头型对圆柱体出筒过程中水弹道及其流体动力特性的影响,以及圆柱体压差系数、粘性系数和总力系数变化规律及波动原因.得到模型Ⅲ出筒过程中流体动力变化较小和水弹道比较稳定的结论,为工程实际应用提供有意义的理论指导.     

水下航行体垂直出筒流体动力特性研究

采用数值仿真的方法研究了水下航行体垂直发射出筒过程多相流场和流体动力特性演化规律．结 合动网格技术,采用多相流Mixture模型、Singhal空化模型及标准的A—s湍流模型,对混合流场的RANS方 程进行求解,进而求解了水下航行体运动的固体边界与运动流场相互作用形成了流一固耦合问题,使用此方 法,实现了在重力影响下水下航行体垂直发射出筒过程和流体动力特性进行数值模拟研究,分析了高压气团 对航行体出筒过程中的水弹道及其流体动力特性的影响,分析了航行体压差系数、粘性系数和总力系数波动 的原因     

超空泡射弹阻力系数数值模拟

为了考察小空化数水下射弹自然减速运动过程中的阻力系数,建立了水下射弹二维轴对称数值模型．采用动网格技术,研究了不同初始空化数、不同长细比的水下射弹小空化数自然减速运动过程中的模型阻力系数随时间的变化规律．数值计算结果表明,同一超空泡减速运动过程中,空泡的长度发展滞后于厚度发展．同一模型长细比下,模型阻力系数随时间呈准线性上升．模型减速过程中,空化数随时间不断上升,当空化数较低时,阻力系数曲线斜率较小,阻力系数几乎不随时间变化,当空化数较高时,阻力系数曲线斜率大,随时间上升较快．另外,当初始空化数较低时,随初始空化数的降低,模型阻力系数变化较小,此时继续降低初始空化数,其减阻效果不再明显提升．     

考虑空泡界面相变作用的空化模型及应用

基于Rayleigh-Plesset方程,在考虑空泡界面上的相变作用后,导出了一个新的空化模型,并利用此模型模拟了次生空泡的发育与溃灭.新空化模型应用于半球头航行体的结果表明:由于次生空泡不断溃灭与发育,模型表面压力由较高的溃灭压力和较低的空泡压力交替分布;随着空化数的降低,主空泡逐渐变大,次生空泡区逐渐向模型尾部移动并脱落.     

半球头模型空化流场非定常特性的数值模拟

为了更好地利用数值方法研究空化流场的非定常特性,结合简化的Rayleigh-Plesset方程,建立了一个新的空化模型。利用新空化模型对半球头水下航行体的空化流场分别进行了定常和非定常的二维轴对称数值模拟研究。新空化模型的成功应用表明,空泡在扩张过程中发生冷凝相变,在收缩过程中发生蒸发相变。由数值模拟与实验现象的比对分析可知,按照空化数大小,空化流场分为3种类型,分别是超空化流场、次生空化流场和弱空化流场,且由于非定常性影响,每种类型的空化流场都对应着不同的模型系数。新空化模型能够成功捕捉空化流场的非定常细节,有助于进一步研究空化机理。     

潜射导弹出筒过程肩空泡形态和水阻动力特性研究

该文采用多相流模型、Singhal空化模型和动网格技术,对潜射导弹垂直发射出筒过程进行了数值模拟,并将仿真结果与文献数据进行了对比分析,二者具有较好的吻合性,验证了数值计算方法的准确性。得到了潜射导弹的肩部空泡几何形态和出筒过程的压力分布情况,获得了导弹的压差阻力系数曲线、摩擦阻力系数曲线和总阻力系数曲线,分析了肩空泡对潜射导弹的水阻动力特性的影响。     

Study of the phase-change coefficients of the cavitation model in cavitation flow fields generated from cone cavitator

The influence of phase-change coefficients variations in the Singhal cavitation model on the calculation results has been numerically studied. By comparing the numerical results and experimental data, the relationship between the coefficients and cavitation numbers is obtained. The calculation results of 2d axisymmetrical cylinder with 45-degree cone cavitator show that under different cavitation numbers, there are three typical kind of cavities, which are respectively main cavity, secondary cavity and rear cavity. The coefficients variations have a great influence respectively on the three type cavities in shape, collapse position, collapse strength, etc, and different cavitation numbers are corresponding to different phase-change coefficients. The cavitation flow field can be divided into three typical zones according to the cavitation number: weak-cavitation zone, secondary-cavitation zone and supercavitation zone. For 45-degree cone cavitator cylinder, the evaporation coefficients will firstly decrease and then increase with the decrease of cavitation numbers in secondary-cavitation zone, while the condensation coefficients keep relatively lower and almost unchanged. In weak-cavitation zone, there only exists the smaller main cavity attached to the model head or there is no obvious cavity. In supercavitation zone, the secondary cavity attached to the model will fall off and merge into the new rear cavity.     

尾翼楔角对通气超空泡特性影响试验研究

为优化通气超空泡航行体流体动力布局,通过水洞试验,研究了航行体尾翼对通气超空泡航行体流体动力的影响.细致分析了通气超空泡的生成和发展过程,给出了尾翼、尾翼楔角对通气超空泡航行体流体动力的影响规律.试验结果表明:航行体尾翼增大了通气超空泡航行体阻力系数与升力系数.通气超空泡航行体阻力系数与升力系数分别随自然空化数减小而减小.通气超空泡航行体阻力系数与升力系数随通气率增大先小幅增加后减小.尾翼楔角越大,通气超空泡航行体升力系数越大.