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《华南理工大学》 2017年
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动网格技术和空化模型研究水下潜器回转运动的推力特性

张恩伟  
【摘要】:采用动网格动态层方法,利用计算流体力学的方法对导管螺旋桨敞水试验的过程进行数值模拟,并模拟由于螺旋桨高速旋转所产生的空泡现象。计算中,采用Zwart-Gerber-Belamri模型作为空化模型,导管内螺旋桨的旋转运动和导管螺旋桨的直线前进运动分别采用滑移网格技术和动网格的动态层方法进行模拟。动态层方法网格更新简单,误差小。水下潜器系统在水下运动时,通常不仅做单一的直线运动,回转运动等相对复杂的运动形式更加符合水下潜器的运动方式。在采用动网格技术模拟水下潜器运动时,通常利用UDF文件对其运动方式进行定义与控制,文中对水下潜器系统回转运动时的数学模型进行分析,采用UDF中的宏定义运动方式。动态地模拟和计算得出水下潜器系统在进行回转运动时的推力特性。水下潜器在水域中运动时,由于螺旋桨高速旋转产生大量空泡,使螺旋桨的推力特性受到一定影响,本文利用多想流空化模型模拟螺旋桨的空化现象,同时采用动网格与滑移网格的技术,对水下潜器的回转运动过程进行了动态模拟。计算结果表明:在对导管螺旋桨敞水试验的数值模拟中,空泡的存在对推力产生了一定影响,空泡因素对螺旋桨周围流场旋涡分布方式发生了明显的改变。对水下潜器系统回转运动的动态模拟中,回转运动使水域流场发生剧烈变化,但是导管螺旋桨所产生的推力是趋于周期稳定变化的,来流以及水下潜器主体的影响使得两侧导管螺旋桨产生的推力并不相等,但两侧导管螺旋桨推力的变化幅值时相同的。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U661.313

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