陷落式腔體水動(dòng)力特性研究.pdf

1、陷落式腔體結(jié)構(gòu)廣泛的應(yīng)用于航空航天，航海、港口航道及水利工程等領(lǐng)域，如飛機(jī)起落架的輪蓄井、戰(zhàn)機(jī)上的投彈艙、船體上的流水孔、管道運(yùn)輸?shù)膬?chǔ)液系統(tǒng)，而在港口、海岸及近海工程的領(lǐng)域中，其腔中的典型流動(dòng)也具有相當(dāng)重要的應(yīng)用價(jià)值，例如內(nèi)河港池、船閘的引航道、盲腸河段等口門附近普遍存在的回流運(yùn)動(dòng)，可見陷落式腔體結(jié)構(gòu)中流體的典型流動(dòng)形式是普遍存在的，此外，對(duì)渦結(jié)構(gòu)的研究也具有典型的意義。但當(dāng)有流體流經(jīng)腔體的時(shí)候，腔口的壓力分布及振動(dòng)情況是經(jīng)常需要研究的

2、流體動(dòng)力學(xué)問題，腔中的液體往往表現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性和隨機(jī)性，腔口附近會(huì)產(chǎn)生流噪聲，流體脈動(dòng)力可能引發(fā)腔體局部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，因此，開展陷落式腔體結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力特性及腔口振蕩特性的研究是具有重要的工程意義和學(xué)術(shù)意義的。
　　 本文利用計(jì)算流體力學(xué)軟件CFX10.0數(shù)值研究了不同雷諾數(shù)、不同腔型、不同攻角、有無質(zhì)量交換條件下陷落腔體的水動(dòng)力特性、剪切層振蕩頻率特性及腔中渦體的運(yùn)動(dòng)頻率特性，并采用物理試驗(yàn)的結(jié)果來驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的精度，具體的

3、工作如下：
　　 (1)討論并選取數(shù)值實(shí)驗(yàn)所采用的湍流模型，確定流場(chǎng)尺寸，進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化，確定邊界條件、初始條件以及數(shù)值實(shí)驗(yàn)與物理試驗(yàn)各腔型的測(cè)點(diǎn)布置。
　　 (2)在均勻流的條件下，數(shù)值研究不同腔型腔內(nèi)漩渦運(yùn)動(dòng)的三維特性，對(duì)比不同腔型下流場(chǎng)數(shù)值模擬現(xiàn)象，分析腔體各個(gè)截面位置的壓力系數(shù)沿周向的變化規(guī)律，并將數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果與物理試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的精度，并初步給出水動(dòng)力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。
　　 (3)在均勻流的條

4、件下，研究腔內(nèi)存在質(zhì)量交換時(shí)對(duì)腔中水動(dòng)力特性的影響，包括腔中漩渦運(yùn)動(dòng)的三維特性，定常力、脈動(dòng)力系數(shù)沿周向的變化規(guī)律及剪切層的振蕩頻率特性，并對(duì)無質(zhì)量交換水動(dòng)力計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正。
　　 (4)在均勻流的條件下，研究不同腔型下剪切層振蕩頻率特性及腔中渦體的運(yùn)動(dòng)頻率特性，以及存在質(zhì)量交換情況對(duì)剪切層振蕩頻率的影響，總結(jié)腔口剪切層振蕩的三階St數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律。
　　 (5)通過對(duì)不同雷諾數(shù)區(qū)域時(shí)數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果與物理模型試