【摘 要】
：
当空化物体运行在浅水中时,柔性自由面与刚性水底面对空泡形态和物体的水动力特性均可产生明显影响,从而影响物体的运动姿态及稳定性.本文基于单流体多相流方法,耦合自然空化模型,研究了浅水中绕二维对称楔的自然空化流动特性,分析了两类边壁——自由液面和固壁对自由液面和空泡的形状以及水动力系数的影响.在计算的来流空化数范围内(0.05～2.04),可将空泡形态划分为稳定型、过渡型和尾涡型三种情况.自由液面与空
【机 构】
：
上海交通大学工程力学系, 上海200240,中国;水动力学教育部重点实验室,上海交通大学,上海200240,中国
【出 处】
：
第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议
论文部分内容阅读
当空化物体运行在浅水中时,柔性自由面与刚性水底面对空泡形态和物体的水动力特性均可产生明显影响,从而影响物体的运动姿态及稳定性.本文基于单流体多相流方法,耦合自然空化模型,研究了浅水中绕二维对称楔的自然空化流动特性,分析了两类边壁——自由液面和固壁对自由液面和空泡的形状以及水动力系数的影响.在计算的来流空化数范围内(0.05～2.04),可将空泡形态划分为稳定型、过渡型和尾涡型三种情况.自由液面与空泡上表面形状的相似度较高,均具有良好的左右对称性.但是,由于刚性固壁边界的影响,空泡下表面最大厚度发生的位置随浸水深度和空化数的减小逐渐前移,空泡对称性被破坏.当空化数小于约0.1时,随浸水深度的减小,自由液面对二维楔阻力系数的影响增强;反之,固壁边界对升力系数的影响增强.
其他文献
基于以下认识:形状记忆合金是马氏体和奥氏体的混合物,其特性是两组成相各自特性的组合以及各相的体积分数随外加热力载荷动态变化,发展了形状记忆合金一种本构模型.采用Voigt近似,认为马氏体的应变包含弹性应变、热应变、重取向应变和塑性应变,而奥氏体的应变包含弹性应变、热应变和塑性应变,采用热力学相容的简单机械模型,并在Tanaka的相变模型中引入塑性变形对马氏体逆相变的影响,得到了形状记忆合金的本构模
本文利用ABAQUS有限元软件提供的用户自定义子程序(UMAT)，将一种基于应力三轴比的混凝土损伤准则添加到ABAQUS的材料库中，并用VLIARM子程序将自定义的损伤变量输出显示出来。通过对例题进行计算，表明该损伤准则可对材料破坏进行较好的模拟，还表明利用ABAQUS材料接口引入材料本构的可行性，本次开发是成功的。由于编程中只关注材料本构，因此，此法减小了数值模拟的难度和工作量，使对含复杂本构材
纤维增强树脂基复合材料层合板在非主轴向加载时会产生明显塑性变形，建立复合材料的弹塑性本构关系对于复合材料结构的工程应用具有实际意义。以对称铺设层合板[±45]ns试验件简单加载为模型，分析了应力和应变状态，通过给定单层的弹塑性变形关系，导出应力状态关系式。分析表明，单层主轴向的正应变远远小于剪应变，层合板变形主要是由剪应变引起，较大的剪应变是引起塑性变形的主要原因。塑性应变可用应力的奇次幂函数表达
材料在快速拉伸变形过程中常常会断裂成多个碎片.针对脆性材料的拉伸碎裂过程,作者等人曾提出"最快速卸载理论":在一个自然碎裂过程中,断裂点的平均间距保证使受拉伸体以最快速度释放载荷.对于韧性材料,研究表明Grady-Kipp公式可以较好地预测韧性材料在高应变率拉伸碎裂过程产生碎片的平均尺度.本文从最快速卸载的角度出发,数值模拟了有限长度的一维弹塑性杆在高应变率拉伸变形过程中的断裂现象.在给定应变率下
材料性质在很大程度上依赖于材料的微结构,控制和预测微结构演化在材料设计中至关重要.同时伴随材料的生长,在其内部会产生很大的内应力,因此能有效预测和模拟微结构演化过程中应力和非均匀材料性质的变化规律对有效地设计和加工材料有重要意义.本文提出一个新的相场模型,该模型同时考虑了与时间相关的相场,温度场及应力场的演化,并在平面应交假设下模拟了枝晶的生长过程.本模型的特点是采用弹塑性本构关系进行应力分析,考
以聚氯乙烯(PVC)板材作为试验材料,制作成单向拉伸试件,在室温条件下,进行相同速率不同缺陷尺寸和相同缺陷不同拉伸速率下的拉伸实验.运用项目组自主研发的高聚物热致磁效应全域测量系统和红外热像仪对高聚物热致磁效应及其温度场进行了量测.实验结果表明,含缺陷PVC板材在拉伸过程中,在弹性变形阶段(区域),出现温度低于室温的弹性降温现象;而在粘塑性变形阶段(区域),由于拉伸载荷和粘塑性变形热等热-力耦合作
本研究应用CFD通用软件Fluent,通过使用动网格和滑移网格技术,对约束船模小振幅平面运动机构(PMM)试验的非定常黏性流场进行数值模拟.假设船舶航速很小,自由面兴波的影响可以忽略.以大型油轮KVLCC1模型为研究对象,对其在深水和浅水中的PMM试验纯横荡运动及在浅水中的PMM试验纯首摇运动黏性流场进行了数值模拟,计算了作用在船体上的横向力和首摇力矩;通过将本文的计算结果与现有的试验数据进行对比
传统的空泡流数值模拟多采用线性涡黏湍流模式,这对于空泡流这种存在大密度比分离流动的问题较难给出好的结果,本研究采用低雷诺数修正的二阶与三阶非线性湍流模式,以对湍流应力的各向异性提供更准确的描述.针对绕圆盘空化器和简单轴对称体的基准空泡流动问题,检验了非线性湍流模式的可靠性.超空泡形态的计算结果表明,线性模式在非定常计算中空泡面存在较明显的非物理虚假波动,而非线性模式则较好地抑制了这种现象,真实地再
被动标量湍流场可能没有以前所认为的那么强的间歇性.本研究使用相同的数据处理方法,任意阶Hilbert谱分析对基于Taylor微尺度雷诺数为Reλ=3000被动标量(温度)进行分析.发现随着雷诺数的增加,标度指数ξθ(q)对Kolmogorov-Obukhov-Corrsin理论的偏离将增大,因而由Hilbert方法和结构函数所预测的标度指数间的差异可能在无穷大雷诺数的时候消失.
本研究发展了基于格子涡方法的三维气液两相双向耦合数理模型,通过引入气泡运动导致的涡量源项实现两相之间的双向耦合效应.采用该模型模拟了涡环与上升气泡群之间的相互作用,发现当涡环穿过气泡上升区域时,部分气泡被涡环下半部分所夹带.随着涡环的发展,大部分被夹带的气泡逐渐上升到涡环下半部分附近并弥散在涡环的尾迹中.气泡的存在对涡环的速度环量影响不大,但会显著改变涡环核内的涡量分布并且使涡核产生偏移.