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航行体回收垂直入水空泡流场及水动力特性研究 预览
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作者 张佳悦 李达钦 +2 位作者 吴钦 黄彪 刘影 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期803-812,共10页
航行体以尾部向下姿态入水过程的研究对无动力运载体以及导弹回收等问题的解决具有重要意义.本文采用VOF (volume of fluid)多相流模型,并结合动网格技术,对航行体尾部向下姿态高速垂直入水过程展开研究.数值计算结果与实验[12]吻合度较... 航行体以尾部向下姿态入水过程的研究对无动力运载体以及导弹回收等问题的解决具有重要意义.本文采用VOF (volume of fluid)多相流模型,并结合动网格技术,对航行体尾部向下姿态高速垂直入水过程展开研究.数值计算结果与实验[12]吻合度较好,验证了本文所采用数值方法的准确性与可行性.以航行体为研究对象,分析了航行体垂直入水过程中流体动力、入水空泡及流场结构的演变特性,进而讨论了入水速度对流体动力特性和入水空泡的影响规律.研究结果表明:在航行体入水过程中主要受到压差阻力的影响,在入水冲击阶段,航行体所受阻力系数在撞击自由液面时达到最大,随着入水时间的推移,总阻力系数缓慢降低,最终趋于稳定,空泡发生溃灭时产生微小波动.在入水空泡发展的过程中,在惯性力与内外压差的共同作用下,空泡壁面会同时存在扩张与收缩两种阶段.航行体垂直入水过程中阻力系数峰值随着入水速度的增大而增大,且随着速度的增大,空泡最大直径以及空泡收缩速率增大.空泡面闭合无量纲时间以及深闭合时入水空泡夹断深度与入水深度的比值随弗劳德数变化基本不变. 展开更多
关键词 航行体 垂直入水 空泡演变 流体动力特性 入水速度
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直升机典型元组件垂直入水试验研究 预览
2
作者 陈英华 吴希明 袁李斌 《南京航空航天大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期186-192,共7页
为了研究直升机典型构件的着水机理,并为仿真建模和验证提供实测数据,开展了不同构型的直升机典型元组件垂直入水试验研究,阐述了试验设计方法和过程,并对试验结果进行了分析。结果表明,结构弹性影响明显,同时空气缓冲作用也不可忽略,... 为了研究直升机典型构件的着水机理,并为仿真建模和验证提供实测数据,开展了不同构型的直升机典型元组件垂直入水试验研究,阐述了试验设计方法和过程,并对试验结果进行了分析。结果表明,结构弹性影响明显,同时空气缓冲作用也不可忽略,不同速度下两者对压力峰值影响存在明显差异。 展开更多
关键词 直升机 典型元组件 垂直入水 试验研究 弹性效应 空气缓冲
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平头弹丸入水空泡闭合实验研究及数值模拟 预览 被引量:1
3
作者 王瑞琦 黄振贵 +2 位作者 朱世权 郭则庆 陈志华 《兵器装备工程学报》 CAS 2017年第12期36-39,共4页
用高速摄像机记录了平头弹丸低速垂直入水过程中空泡的形成、发展和深闭合、表面闭合等现象,通过动网格数值计算方法,对深闭合空泡和表面闭合空泡进行数值模拟,利用UDF自定义函数输出了表面闭合情况下弹丸的位移、速度、加速度。研究结... 用高速摄像机记录了平头弹丸低速垂直入水过程中空泡的形成、发展和深闭合、表面闭合等现象,通过动网格数值计算方法,对深闭合空泡和表面闭合空泡进行数值模拟,利用UDF自定义函数输出了表面闭合情况下弹丸的位移、速度、加速度。研究结果表明:弹丸入水过程中,液面上方水幕的闭合会产生向上与向下的两股射流,并且向下的射流在运动过程中与弹丸尾部会产生撞击,弹丸加速度产生突跃性的变化。 展开更多
关键词 平头弹丸 垂直入水 深闭合 表面闭合
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不同头型弹丸低速垂直入水实验研究 预览
4
作者 王瑞琦 黄振贵 +3 位作者 郭则庆 陈志华 高建国 侯宇 《兵器装备工程学报》 CAS 2017年第11期45-50,共6页
用高速摄像机记录了平头、90°锥头、圆头、截锥体头弹丸入水过程中空泡的演变过程,比较分析了4种弹丸的入水空泡形态和空泡的闭合方式。结果表明,在垂直入水速度为2.8m/s时,90。锥头、圆头、截锥体头弹丸入水后空泡均发生深... 用高速摄像机记录了平头、90°锥头、圆头、截锥体头弹丸入水过程中空泡的演变过程,比较分析了4种弹丸的入水空泡形态和空泡的闭合方式。结果表明,在垂直入水速度为2.8m/s时,90。锥头、圆头、截锥体头弹丸入水后空泡均发生深闭合,其中90°锥头弹丸入水空泡最大,截锥体头型弹丸次之,圆头弹丸入水空泡最小,而平头弹丸入水后空泡发生了类面闭合;随着弹丸入水速度的增加,空泡分别发生准静态闭合、浅闭合、深闭合、表面闭合和类面闭合;在闭合点位置以上,空泡最大直径随水深的增加逐渐变小,而在闭合点位置以下,不同水深位置空泡最大直径保持在14.5mm左右。 展开更多
关键词 不同头型弹丸 垂直入水 空泡闭合方式 空泡最大直径
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半疏水-半亲水球体垂直入水空泡数值仿真研究 预览 被引量:3
5
作者 孙钊 曹伟 +1 位作者 王聪 路中磊 《兵工学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期968-977,共10页
采用流体体积多相流模型耦合连续表面力模型,对具有非对称表面润湿性的半疏水-半亲水球体垂直入水空泡形态发展过程进行数值仿真,分析了半疏水-半亲水球体垂直入水过程中受到的流体动力。研究结果表明:半疏水-半亲水球体垂直入水后,产... 采用流体体积多相流模型耦合连续表面力模型,对具有非对称表面润湿性的半疏水-半亲水球体垂直入水空泡形态发展过程进行数值仿真,分析了半疏水-半亲水球体垂直入水过程中受到的流体动力。研究结果表明:半疏水-半亲水球体垂直入水后,产生非对称入水空泡及"心"型喷溅,同时球体运动轨迹将偏离原竖直运动轨道,由疏水半球一侧向亲水半球一侧偏斜;入水初期,在球体表面形成液体薄层运动,在疏水半球一侧,液体薄层与球体表面分离,导致空气进入形成敞开空泡;在亲水半球体一侧,液体薄层沿球体表面向上运动最终在球体顶点汇聚;液体薄层汇聚后形成楔形流,楔形流在球体顶点与球体表面分离,继续向疏水半球一侧产生的入水空泡壁面运动并撞击,形成"心"型喷溅。 展开更多
关键词 流体力学 多相流 半疏水-半亲水球体 垂直入水 表面润湿性 数值仿真 空泡
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球体垂直入水空泡实验研究 预览 被引量:10
6
作者 马庆鹏 何春涛 +3 位作者 王聪 魏英杰 路中磊 孙健 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期174-180,共7页
针对球体垂直入水问题开展了实验研究,分析了入水空泡的形成、发展、闭合及溃灭过程。通过开展不同初始入水速度及表面沾湿状态的实验研究,得到了入水速度及表面沾湿状态对球体入水空泡流场的影响,同时分析了球体在垂直入水过程中的... 针对球体垂直入水问题开展了实验研究,分析了入水空泡的形成、发展、闭合及溃灭过程。通过开展不同初始入水速度及表面沾湿状态的实验研究,得到了入水速度及表面沾湿状态对球体入水空泡流场的影响,同时分析了球体在垂直入水过程中的位移、速度、加速度以及阻力因数。结果表明,球体在水下的运动参数具有较强的非线性特性,速度较高、入水空泡深闭合的条件下,球体的运动参数及阻力因数曲线具有明显的波动。 展开更多
关键词 流体力学 入水空泡 入水 球体 运动参数
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圆柱型后体对圆锥垂直入水空泡的影响 预览 被引量:1
7
作者 黄海龙 王柏秋 《哈尔滨商业大学学报:自然科学版》 CAS 2014年第5期583-588,共6页
基于VOF(VolumeofFluid)方法和有限体积法求解气、水两相流动的RANS方程,并结合动网格技术,对带圆柱后体的圆锥垂直入水空泡进行了数值研究。将球体垂直入水早期空泡形态的数值计算结果与A·May的理想空泡模型拟合结果进行对比... 基于VOF(VolumeofFluid)方法和有限体积法求解气、水两相流动的RANS方程,并结合动网格技术,对带圆柱后体的圆锥垂直入水空泡进行了数值研究。将球体垂直入水早期空泡形态的数值计算结果与A·May的理想空泡模型拟合结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了数值计算方法的有效性。在此基础之上,进一步研究了带圆柱后体的模型垂直入水空泡生成过程,分析了有、无圆柱后体和不同后体长度对匀速垂直入水空泡的影响。给出了不同长度后体匀速垂直入水空泡内部流场的分布,以及后体对匀速垂直入水空泡闭合和空泡最大直径等的影响和表面闭合时间的影响规律。 展开更多
关键词 垂直入水 VOF 入水空泡 圆柱后体
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结构物垂直入水的冲击特性 预览 被引量:1
8
作者 吴云贵 陈怀海 贺旭东 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第S2期144-147,225共5页
针对结构物垂直入水过程进行了仿真和试验研究。首先,以不锈钢圆柱筒结构物为研究对象,运用仿真软件模拟其从一定高度自由落水的过程,给出其所受的加速度冲击响应曲线;其次,对仿真过程进行试验验证,使用安捷伦35670A动态信号分析仪作... 针对结构物垂直入水过程进行了仿真和试验研究。首先,以不锈钢圆柱筒结构物为研究对象,运用仿真软件模拟其从一定高度自由落水的过程,给出其所受的加速度冲击响应曲线;其次,对仿真过程进行试验验证,使用安捷伦35670A动态信号分析仪作为数据采集装置,采用加速度传感器进行信号采集,得到结构物底部所受的加速度冲击响应。通过分析可知,模拟仿真得到的加速度峰值与试验值非常吻合。 展开更多
关键词 圆柱筒 垂直入水 加速度响应 安捷伦35670A 有限元法
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空气压强对垂直入水空泡影响的数值研究 预览 被引量:11
9
作者 王聪 何春涛 +1 位作者 权晓波 魏英杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期 14-19,共6页
基于RANS方程,结合VOF多相流模型和动网格技术,对带150°锥角头型圆柱体以中等速度垂直匀速入水空泡进行了数值计算.计算过程中对VOF多相流模型嵌入水和水蒸汽之间的质量输运源项,实现了水、空气和水蒸汽三项相同时存在的自由液面... 基于RANS方程,结合VOF多相流模型和动网格技术,对带150°锥角头型圆柱体以中等速度垂直匀速入水空泡进行了数值计算.计算过程中对VOF多相流模型嵌入水和水蒸汽之间的质量输运源项,实现了水、空气和水蒸汽三项相同时存在的自由液面入水问题数值计算.通过与匀速垂直入水理想空泡模型计算结果的对比,验证了本文数值计算方法的有效性.对不同空气压强条件下入水空泡形态的数值计算结果分析,得到了在本文所计算入水工况范围内垂直入水过程中自然空化对入水形态的影响;得到了空泡无量纲闭合时间、空泡闭合瞬间最大无量纲直径、以及空泡闭合方式与空气压强和入水速度之间的关系等. 展开更多
关键词 垂直入水 空气压强 VOF 入水空泡 圆柱
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回转体匀速垂直入水早期空泡数值模拟研究 被引量:16
10
作者 何春涛 王聪 +2 位作者 闵景新 金大桥 黄海龙 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期 237-243,共7页
基于VOF(Volume of Fluid)方法和有限体积法求解气、水两相流动的RANS方程,并结合动网格技术,对物体垂直入水空泡流动进行了数值计算研究。通过对球体垂直入水早期空泡形态进行数值计算,并将计算结果与May A理想空泡模型拟合结果进行... 基于VOF(Volume of Fluid)方法和有限体积法求解气、水两相流动的RANS方程,并结合动网格技术,对物体垂直入水空泡流动进行了数值计算研究。通过对球体垂直入水早期空泡形态进行数值计算,并将计算结果与May A理想空泡模型拟合结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了数值计算方法的有效性。在此基础之上,进一步研究了150°锥角回转体垂直入水空泡生成过程,空泡壁面运动特性和空泡表面闭合特性,给出了垂直匀速入水空泡形态随时间变化规律,空泡壁面随入水过程时间变化运动规律,以及空泡表面闭合时间与入水速度之间的关系。 展开更多
关键词 垂直入水 VOF 入水早期空泡 表面闭合 圆锥
圆柱体垂直入水空泡形态试验 被引量:10
11
作者 何春涛 王聪 +1 位作者 魏英杰 马相孚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1542-1546,共5页
在不同攻角和不同速度条件下,对圆柱形运动体垂直入水空泡形态进行试验研究.对140°锥角头型圆柱体在零攻角和带攻角条件下进行垂直入水试验,分析了低速垂直入水所引起的入水空泡生成、发展和闭合流动过程以及空泡稳定性等;利... 在不同攻角和不同速度条件下,对圆柱形运动体垂直入水空泡形态进行试验研究.对140°锥角头型圆柱体在零攻角和带攻角条件下进行垂直入水试验,分析了低速垂直入水所引起的入水空泡生成、发展和闭合流动过程以及空泡稳定性等;利用平头圆柱体进行不同速度条件下垂直入水试验,分析了入水速度对空泡闭合方式和形态的影响.研究结果表明:在试验速度范围内均能形成稳定的入水空泡,并经历生成、充分发展、空泡闭合以及最后完全脱落的过程,不同发展阶段具有不同的稳定性,其闭合方式和形态与入水速度密切相关. 展开更多
关键词 垂直入水 空泡 试验 攻角 空泡闭合
刚性α/β尖拱体垂直姿态高速入水冲击理论建模与仿真 预览
12
作者 王永虎 石秀华 +2 位作者 傅妍芳 赵军荣 李文哲 《新技术新工艺》 2007年第12期 27-29,共3页
首先对刚性圆锥体以垂直姿态高速入水这个特殊情况进行理论分析,引入Shiffman的圆锥体流体附加质量,进行相应的简化处理,在理论上,采用动量定理方法分析其单频次高速入水冲击现象;然后重点分析刚性α/β尖拱体垂直高速入水冲击问... 首先对刚性圆锥体以垂直姿态高速入水这个特殊情况进行理论分析,引入Shiffman的圆锥体流体附加质量,进行相应的简化处理,在理论上,采用动量定理方法分析其单频次高速入水冲击现象;然后重点分析刚性α/β尖拱体垂直高速入水冲击问题,引进与液面隆起有关的沾湿因子以及采用等效液面代替水平自由液面,通过Baldwin等效锥方法进行理论建模,以充分贴合实际的入水冲击现象;最后给出不同初始状态入水冲击的仿真与分析,特别是讨论了液面隆起对α/β尖拱体垂直入水冲击的影响。 展开更多
关键词 尖拱体 高速 垂直入水 液面隆起 仿真
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90°锥头弹丸不同速度下垂直入水冲击引起的空泡特性 预览
13
作者 黄振贵 王瑞琦 +2 位作者 陈志华 侯宇 罗驭川 《爆炸与冲击》 CSCD 北大核心 2018年第6期1189-1199,共11页
用高速摄像拍摄了90°锥头弹丸低速入水的空泡形态演变过程,全面讨论了不同入水冲击速度下空泡的闭合方式及其演变过程,分析了空泡闭合时间、闭合点水深和弹头空泡长度随入水速度的变化规律以及不同水深位置空泡直径的变化规律;研... 用高速摄像拍摄了90°锥头弹丸低速入水的空泡形态演变过程,全面讨论了不同入水冲击速度下空泡的闭合方式及其演变过程,分析了空泡闭合时间、闭合点水深和弹头空泡长度随入水速度的变化规律以及不同水深位置空泡直径的变化规律;研究了水幕闭合和近液面空泡收缩上升所形成的射流现象及其相互耦合作用过程,探讨了空泡深闭合后其壁面波动规律。结果表明:随着入水速度的增加,空泡分别发生准静态闭合、浅闭合、深闭合和表面闭合,每种闭合方式对应的一个速度区间;弹头产生空泡的临界入水速度为0.657m/s;不同水深位置的空泡直径呈现非线性变化;随着水深的增加空泡扩张初速增大,空泡最大直径减小,扩张段缩短,收缩段延长;同一时刻水深越大空泡扩张收缩的加速度也越高;水幕闭合后会产生向上和向下两股射流,向下射流速度较大时会对弹丸运动产生影响;近液面空泡收缩上升时会产生强度正比于空泡体积大小和闭合点水深的射流,并与上两股射流相互耦合形成一股更强的向上射流;空泡深闭合后长度缩短和产生的向下射流使弹丸受力发生改变,弹丸速度因受力产生的变化带动了流体质点速度的波动,进而导致空泡壁面发生波动,壁面波动遵循空泡截面独立扩张原理。 展开更多
关键词 垂直入水冲击 空泡闭合方式 壁面波动 射流 临界入水速度
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垂直入水空泡内部压强分布数值研究(英文) 预览 被引量:4
14
作者 何春涛 王聪 +1 位作者 魏英杰 王柏秋 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第9期 960-968,共9页
基于RANS方程,在VOF多相流模型中嵌入水蒸汽和水之间的质量输运模型成功实现了垂直入水空泡流的数值计算。通过与试验结果的对比说明了以上数值方法的可信性,并在此基础之上对带不同锥角头型圆柱体以不同速度垂直撞击自由液面后所生成... 基于RANS方程,在VOF多相流模型中嵌入水蒸汽和水之间的质量输运模型成功实现了垂直入水空泡流的数值计算。通过与试验结果的对比说明了以上数值方法的可信性,并在此基础之上对带不同锥角头型圆柱体以不同速度垂直撞击自由液面后所生成的空泡内部压强分布进行了深入分析,结果表明:在入水空泡形成阶段,空泡内部压强会出现较大的降低现象,并随着空泡的发展压强值逐渐趋于稳定;空泡形成阶段空泡内部压强随入水物体头部锥角增加而增加;在开空泡阶段空泡内部压强低于环境压强,并随着入水速度增加而呈降低变化趋势,空泡内部压强轴向和径向分布较为稳定,没有较大的压强梯度;在空泡趋于闭合阶段空泡内部压强出现较大的波动,其变化规律与空泡内部空气复杂速度场变化规律相吻合。 展开更多
关键词 垂直入水空泡 空泡内压强 VOF 自由水面
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