水下氣體射流及其對水中結(jié)構(gòu)的沖擊損傷特性研究.pdf

1、水下氣體射流問題廣泛存在于船舶與海洋工程等領(lǐng)域，如對高溫高壓氣體進(jìn)行冷卻的船用液艙，其內(nèi)部便存在著復(fù)雜的高壓氣體射流現(xiàn)象，屬于強(qiáng)非線性的瞬態(tài)變化過程，是一種極其復(fù)雜的兩相流動問題，同時(shí)還伴隨著射流載荷對艙室結(jié)構(gòu)的沖擊，逐一加大了該問題的研究難度。因此本文基于數(shù)值和實(shí)驗(yàn)兩種手段，分別對水下氣體射流問題的現(xiàn)象、力學(xué)本質(zhì)以及其對周圍邊界的沖擊效應(yīng)等進(jìn)行研究分析，其具有重要的工程意義。
　　首先，建立水下氣體射流動力學(xué)的數(shù)值模型。本文采用

2、VOF多相流模型對射流邊界進(jìn)行追蹤，采用修正的RNG湍流模型以及針對高溫蒸汽的氣液轉(zhuǎn)化模型進(jìn)行數(shù)值模擬。根據(jù)航行體尾燃?xì)馍淞鲏毫μ匦缘姆抡媾c實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比，驗(yàn)證本文數(shù)值方法的有效性。
　　其次，建立二維軸對稱射流流場模型，進(jìn)行射流過程中射流場數(shù)值特性的一系列基礎(chǔ)研究，針對射流形態(tài)以及壓力速度分布等重要物理量，研究不同進(jìn)氣壓力條件對射流場物理特性的影響，以及計(jì)算相同進(jìn)氣壓力條件下，對考慮高溫氣體與水之間的物態(tài)轉(zhuǎn)化以及不考慮該轉(zhuǎn)化的情

3、況進(jìn)行對比分析，得出溫度對氣體射流的影響。
　　再次，利用自行設(shè)計(jì)的水下氣體射流實(shí)驗(yàn)裝置，采用實(shí)驗(yàn)手段對該問題進(jìn)行進(jìn)一步研究。設(shè)計(jì)多種進(jìn)氣管路的連接形式，研究各種形式下的射流場的形成、發(fā)展的一系列規(guī)律，以及射流引起的自由液面飛濺現(xiàn)象等，以彌補(bǔ)數(shù)值方法無法模擬各類現(xiàn)象的不足。最終分析得出可以使射流沖擊效應(yīng)降低的一種連接形式，為液艙內(nèi)氣體射流沖擊效應(yīng)的研究提供實(shí)驗(yàn)參考依據(jù)。
　　最后，針對水下氣體射流的工程應(yīng)用背景，對給定射流管