带有气泡的回转体出水全过程数值模拟研究
在船舶与海洋工程领域中,航行体的出水以及水下发射等问题一直是国内外的研究热点问题之一,如何降低航行体出水载荷是此问题的难点之一。在近几年,主动通气泡技术逐渐被应用于解决此问题,通过在物体表面充入气泡,降低航行体出水砰击载荷。
以往研究多专注全湿物体或带空泡物体出水,对带主动气泡物体出水问题的相关研究尚十分匮乏。本论文针对带有气泡的回转体从水下运动直至出水的全过程进行分析研究,全过程大致分为远离自由面上升阶段、近自由面上升阶段以及物体出水阶段。
本文主要工作如下:在深水上升阶段,自由面影响可以忽略,在此背景下本文以势流理论的边界元方法(BEM)为基本理论,通过Matlab软件自主编程建立无自由面条件下带气泡回转体的数值模型来进行数值仿真。最终实现了物体在水下运动过程中,气泡从开始膨胀到出现射流这一过程的模拟。
同时分析了在不同的傅汝德数、空化数以及运动加速度条件下,气泡体积、气泡射流形态以及物体表面压力、流体力等物理量的变化,得出相关结论。在近自由上升阶段,自由面的影响不能被忽略。
因此在这一章节中以上一个阶段的运动为基础,当物体运动至接近水面的位 ...