大攻角水下航行体侧面空化特性的数值分析

为了考察水下航行体在大攻角下出现的侧面空化现象,建立了基于输运方程型空化模型和非线性涡粘湍流模式的空泡流数学模型和数值算法,自主开发了适用于复杂流场的三维空泡流计算程序,对水下航行体空泡流进行了数值模拟.计算得到了与试验一致的空泡形态,模拟出了实验所发现的大攻角航行体侧面空化的现象及其变化规律.航行体横截面内速度分布及...     

水下超空泡航行体减阻能力的数值研究

采用计算流体力学的方法研究了超空泡水下航行体在高速发射以后的运动规律.采用动态网格,实现了全数值模拟超空泡航行体在水中的运动过程及空泡的生成规律.比较了航行体周围是否产生空泡与航行体是否有推力4种情况,计算结果表明超空泡具有非常好的水下减阻能力.利用超空泡技术可以在不大的推力下使水下航行体的航行速度提高3倍,超空泡航行体应采用火箭发动机动力装置.     

潜射航行器的水下弹道模拟

水下无控航行的研究是有控弹道设计的基础.为研究航行器从水下发射到出水前的弹道特征及影响因素,基于鱼雷航行力学导出了水下潜航的弹道方程,分析了舵面固定的水下无控航行器的作用力.弹道曲线的预测为航行器试验模型质心位置选取提供了依据,计算结果与试验符合良好.     

高速水下航行体超空化通气参数数值研究

超空化技术是水下航行体减阻增速的一种重要方式。通过求解N-S方程,利用两方程湍流模型和全空化模型对通气空化流场进行了数值模拟,研究了通气参数对空化流场结构的影响,揭示了通气超空化减阻机理和场内流动状况,分析了超空化航行体阻力特性,数值结果表明供气量是决定空泡形态和超空化航行体减阻效果的最关键因素,供气位置和方向对空泡形态及水动力特性的影响并不显著。     

水下航行体发射管内流场的数值模拟研究

由于水下航行体发射管内的流场非常复杂又不宜于测量,因而很难得到航行体发射过程中的流场分布情况。文中的主要目的是数值模拟水下航行体在发射管内的运动规律和压力分布。通过工程计算的方法得到了水下航行体在发射管内的运动曲线,在此基础上利用Ansys软件的Flotran模块动网格技术对发射管内流场进行了实时仿真,得到了航行体表面的压力分布。     

不同尾部超空泡航行体阻力特性数值模拟研究

为了研究在不同的后体模型情况下，通气超空泡的形态及航行体的形状阻力特性，利用商业CFD软件Fluent6．0，对无后体和四种不同后体模型的航行体进行了通气超空泡数值模拟研究．获得了不同后体模型下，通气超空泡航行体的形状阻力系数变化规律及超空泡形态变化规律，同时获得了速度和通气压力的变化对各种后体模型通气超空泡航行体形状阻力系数及超空泡形态的影响，对开展不同后体模型航行体的通气超空泡试验研究具有指导意义．     

绕回转航行体通气空泡末端泄气模式研究

通过布置在水下回转航行体表面的排气缝向已有自然空泡内通气,形成通气空泡,可改善航行体所受流体动力。基于试验研究和数值计算方法,分析通气空泡在傅汝德数(重力)、通气率共同影响下的形态特征和稳定性机理。结果表明,在不同傅汝德数和通气率下,空泡呈现两种不同的流动状态:一种是空泡在航行体表面不闭合,在回转航行体上部形成对涡结构,末端呈涡管状泄气模式;另一种是空泡末端闭合在航行体表面,形成反向回射流,在回射流的切割作用下,空泡会出现断裂和脱落,空泡呈非定常发展,末端呈回射流闭合模式。研究结果为水下航行体流体动力控制方法设计提供指导。     

水下航行体燃气涡轮机工作特性数值研究

基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对水下航行体涡轮机的工作特性进行了数值计算,研究了水下航行体涡轮机气动性能的主要参数（涡轮功量、流量和效率）与状态参数（转速、膨胀比）之间的关系,分析了涡轮机通流部分各种损失的变化规律,为部分进气燃气涡轮机设计及工程应用提供参考。研究表明,涡轮机喷管流动状态不受其后叶轮的影响,只与涡轮机膨胀比有关;存在一个临界膨胀比值,涡轮机膨胀比大于此值时,喷管速度系数和总压恢复系数随膨胀比变化比较平缓,而小于时,喷管速度系数和总压恢复系数随膨胀比减小而急剧减小;存在一个临界膨胀比,使得涡轮机效率最大;膨胀比大于此值时,涡轮机效率随膨胀比减小而减小;小于此值后,涡轮机效率随膨胀比减小而急剧降低;同一膨胀比下,涡轮机转速减小,涡轮机效率降低。     

圆盘空化器超空泡形态三维数值模拟研究

基于结构化网格,运用N-S方程及k一ε湍流方程对均质流场求解,引入修正的Rayleigh-Plesset方程模拟空泡问题。对三维圆盘空化器在不同空化数下进行超空化流动数值模拟,将仿真结果与经验公式进行对比,二者具有良好的一致性。并且解决了带攻角圆盘空化器生成超空泡的数值模拟问题,详细分析了带攻角圆盘空化器生成超空泡的形态特征,总结了带攻角圆盘空化器与无攻角圆盘空化器的优缺点,为优化超空泡形态,实现高效减阻提供了参考依据。     

水下航行体空泡非定常发展预示方法研究

采用代理模型技术对预示水下垂直发射航行体表面附着空泡的非定常发展过程开展研究。采用独立膨胀原理获取了空泡长度、压力变化的主要影响因素,应用Kriging代理模型方法基于试验数据建立空泡长度特征量和空泡压力特征量的预示模型,典型工况的预示结果与试验数据比对表明两者吻合较好,验证了本方法的准确性。研究了边界条件对空泡非定常特性的影响,获得了不同环境深度、初始速度下空泡长度和泡内压力变化。     

带空腔装药结构射流成型数值模拟研究

利用AUTODYN-2D非线性差分软件对有空腔装药结构的射流成型过程进行了数值模拟。分析研究了装药空腔顶部到装药端面距离h、装药空腔顶部直径d及装药空腔与药型罩接合处母线长度L三因素对射流成型的影响规律。在此基础上,应用正交设计针对3种因素对射流头部速度影响的主次关系进行了分析研究。结果表明：射流头部速度随着h值的增大而减小,随着d值增大而增大;当其他因素不变时,L存在最佳取值,L小于最佳值时射流头部速度随L值增加而增加,反之则会降低;装药空腔顶部直径是射流头部速度的主要影响因素;得到了3种因素的最优组合,最终结果比无空腔装药射流头部速度提高了19.1%。     

Numerical Simulation for Ventilated Supercavitation High Speed Underwater Vehicle

Supercavitation is a revolutionary technique to achieve high drag reduction for underwater vehicle. It can help us to break through the conventional speed barrier. This article presents a numerical algorithm for ventilated supercavitation flow field based on mixture multiphase flow model, briefs the calculation results and compares them with that tested in high-speed water tunnel and towing tank. The mathematical model, its numerical calculation method, computational region and boundary conditions are discussed in detail. Some pertinent nondimensional parameters about the ventilated supercavitation, such as geometrical configuration of supercavity, drag coefficient and ventilation rate are investigated. Reynolds number is selected to predict gas ventilation rate instead of Froude number. Finally, based on the test and simulation results, a semi-empirical formula of the ventilation rate estimation suitable for different conical angle caritators is proposed.     

通气空泡内部流动特征数值仿真

通气条件会造成通气空泡内部压力分布变化,对空泡壁面产生显著的冲击作用,进而严重影响通气空泡动力学规律。本文利用FLUENT软件进行了通气空泡内部气体流动结构的数值仿真,并通过数字图像粒子测速（DPIV）试验数据和高速摄影试验数据对数值模型进行联合标定,分析了不同通气条件对空泡内部气体流动结构的影响规律。仿真结果表明,通气条件对射流区的流动形态影响较大,对回流区影响较小;通气角影响射流区的流动结构,通气量影响射流区和回流区在空泡内部所占比例。     

导弹水下发射装置内流场数值研究

针对潜射导弹同心筒发射装置,建立了二维内流场模型,建模中将两相流问题简化为单纯的高速气体射流问题.计算表明,从导弹离筒速度和筒内行程等总体指标看,单相高速气体射流模型和VOF模型的计算结果相差不大;单相高速气体射流模型能够较准确地揭示出导弹水下发射装置内气体流动的细节;VOF模型计算工作量大,耗时长,而单相高速气体射流模型的计算工作量相对较小,计算速度快.简化模型研究水下发射内流场方法可行.     

弹药洞库内部防殉爆隔爆设计与数值模拟

基于我军现有弹药洞库的结构特点,以某典型弹药洞库为原型,对其内部进行了防殉爆隔爆防护设计,并运用数值计算分析了隔爆防护的隔爆效能。研究表明,所采用复合隔爆装置可以使弹药堆垛上所遭受的峰值压力、振动速度和最大加速度都得到极大降低;在弹药洞库内部实施防殉爆隔爆设计,可以极大地衰减爆炸冲击波峰值压力,减小冲击波对弹药垛的毁伤作用,降低弹药洞库内贮存弹药的殉爆概率,防止库存弹药发生整体殉爆,最大限度地减小发生爆炸时的损失。     

轴流压气机主流在封严篦齿上游容腔内流动结构的数值研究

为了解燃气轮机压气机静子上游容腔二次流结构以及提高效率,利用3维数值模拟方法对带有封严结构的压气机上游空腔内的流动结构和产生的气动损失进行分析,给定0.5％和1.0％的间隙叶高比,并研究主流在上游容腔结构内产生的二次流与泄漏流的相互作用.静子通道内的二次流除了通过封严篦齿的泄漏流外,主流会在上游容腔内产生与泄漏流类似的与主流流向差异较大的二次流.分析结果表明:间隙叶高比为0.5％与间隙叶高比为1.0％相比,泄漏量减少53％的同时损失系数只降低1.784％,主流在上游容腔内会产生较多的二次流,而间隙叶高比为1.0％的情况下泄漏量增加,主流在上游容腔结构内产生的二次流效应减弱.     

导弹喷气噪声的数值模拟及算法研究

为克服导弹发射噪声场试验测量方法的局限性，基于间接边界元法，提出研究导弹发射喷气噪声分布规律的声学数值仿真算法．结合实际的工程项目，对这一算法进行了验证．结果表明，该声学数值仿真算法是可行和有效的。具有广阔的工程实用价值和应用前景．     

水下飞行器的弹道仿真

水弹道问题是水下发射技术着重研究的关键问题之一.模拟了全湿流状态下水下飞行器在铅垂面内的有控弹道,并就仿真结果与无控弹道进行了对比分析.分析结果表明,水下飞行器发射时,增加控制作用可以明显地减小俯仰角偏差.     

水下爆炸数值仿真研究

研究水下爆炸数值仿真相关影响因素.针对有限差分程序AUTODYN在水下爆炸仿真研究中的应用,采用不同计算模型,对无限水域中半径为10mm的TNT球状药爆炸产生的冲击波传播及气泡脉动现象进行数值仿真,对计算结果进行对比分析.据此,对影响计算结果的相关因素进行了探讨,得出具有重要参考价值的研究结论.对水下爆炸数值仿真具有一定借鉴意义.