陷落式腔體水動力特性研究.pdf

1、陷落式腔體結(jié)構(gòu)廣泛的應用于航空航天，航海、港口航道及水利工程等領(lǐng)域，如飛機起落架的輪蓄井、戰(zhàn)機上的投彈艙、船體上的流水孔、管道運輸?shù)膬σ合到y(tǒng)，而在港口、海岸及近海工程的領(lǐng)域中，其腔中的典型流動也具有相當重要的應用價值，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動，可見陷落式腔體結(jié)構(gòu)中流體的典型流動形式是普遍存在的，此外，對渦結(jié)構(gòu)的研究也具有典型的意義。但當有流體流經(jīng)腔體的時候，腔口的壓力分布及振動情況是經(jīng)常需要研究的

2、流體動力學問題，腔中的液體往往表現(xiàn)出很強的非線性和隨機性，腔口附近會產(chǎn)生流噪聲，流體脈動力可能引發(fā)腔體局部結(jié)構(gòu)的振動響應，因此，開展陷落式腔體結(jié)構(gòu)的水動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術(shù)意義的。
　　 本文利用計算流體力學軟件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力特性、剪切層振蕩頻率特性及腔中渦體的運動頻率特性，并采用物理試驗的結(jié)果來驗證數(shù)值計算的精度，具體的

3、工作如下：
　　 (1)討論并選取數(shù)值實驗所采用的湍流模型，確定流場尺寸，進行網(wǎng)格優(yōu)化，確定邊界條件、初始條件以及數(shù)值實驗與物理試驗各腔型的測點布置。
　　 (2)在均勻流的條件下，數(shù)值研究不同腔型腔內(nèi)漩渦運動的三維特性，對比不同腔型下流場數(shù)值模擬現(xiàn)象，分析腔體各個截面位置的壓力系數(shù)沿周向的變化規(guī)律，并將數(shù)值實驗結(jié)果與物理試驗進行對比，驗證數(shù)值計算的精度，并初步給出水動力計算的經(jīng)驗公式。
　　 (3)在均勻流的條

4、件下，研究腔內(nèi)存在質(zhì)量交換時對腔中水動力特性的影響，包括腔中漩渦運動的三維特性，定常力、脈動力系數(shù)沿周向的變化規(guī)律及剪切層的振蕩頻率特性，并對無質(zhì)量交換水動力計算經(jīng)驗公式進行修正。
　　 (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動頻率特性，以及存在質(zhì)量交換情況對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)通過對不同雷諾數(shù)區(qū)域時數(shù)值實驗結(jié)果與物理模型試