为探究波浪环境下带助浮装置航行体下落冲击过程中的流场以及运动演化特性,基于CFD(computational fluid dynamics)数值模拟技术,在方法上耦合了VOF(volume of fluid)多相流模型、k-ωSST湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型以及Stokes五...
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为探究波浪环境下带助浮装置航行体下落冲击过程中的流场以及运动演化特性,基于CFD(computational fluid dynamics)数值模拟技术,在方法上耦合了VOF(volume of fluid)多相流模型、k-ωSST湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型以及Stokes五阶非线性波理论,建立了一套针对入水冲击问题的数值计算方法,并采用速度边界法进行造波。经验证,试验与数值结果在下落位移上对比差异较小,该数值方法可靠有效,且造波结果与Stokes五阶非线性波理论吻合较好。然后,基于构建的数值方法,在不同波浪环境下对带助浮装置航行体下落入水冲击过程进行了数值模拟,计算带助浮装置航行体冲击过程的位移、速度、加速度以及助浮装置受力情况,分析冲击过程中航行体的运动学参数、动力学参数以及入水空泡流场演化过程,总结了波浪环境下带助浮装置航行体的入水冲击特性。结果表明,波浪环境对下落冲击过程的影响主要体现在运动衰减段,水平方向的冲击相较于垂直方向的冲击受到波浪环境的影响要大得多,不同海况对航行体的水平冲击造成的影响主要是通过影响入水空泡的形成与溃灭过程实现的。
为了探究预置舵角对通气航行器入水运动特性的影响,基于VOF(Volume of Fluid)模型和SST k-ω湍流模型,开展了通气航行器带舵角高速斜入水流场的数值模拟和弹道特性分析。通过将数值预报的空泡形态和弹道特征与试验结果相对比,验证了所...
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为了探究预置舵角对通气航行器入水运动特性的影响,基于VOF(Volume of Fluid)模型和SST k-ω湍流模型,开展了通气航行器带舵角高速斜入水流场的数值模拟和弹道特性分析。通过将数值预报的空泡形态和弹道特征与试验结果相对比,验证了所采用的数值方法的有效性,并分析了不同舵角对航行体入水流场演化、弹道特性和水动力特性。结果表明:倾斜高速入水条件下,入水空泡会迅速发生表面闭合,同时舵角的存在使入水空泡存在上下侧不对称情况。入水一定深度后,由于静水压力的增加和航行器速度下降,航行器尾部空泡脱落,升力系数和俯仰力矩发生波动。舵角对于航行器弹道特性产生明显的影响,舵角越大,航行器最大入水深度减小,俯仰角度变化越迅速,姿态转平的时间提前。5°舵角工况相较于3°舵角工况,姿态转平时间提前了86 ms。但是舵角对航行器轴向速度基本没有影响。舵角同时对航行器水动力特性存在一定的影响,舵角越大,升力系数的最大值越大,俯仰力矩越高。但是,舵角对航行器阻力系数影响不明显。
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