基于fluent的波浪數(shù)值仿真及其對出水物體的作用分析畢業(yè)論文-在線瀏覽
2025-08-05 14:12本頁面
【正文】 造波源進(jìn)經(jīng)過一定時間的周期變化，當(dāng)波場各位置處所獲得的能量與耗散掉的能量達(dá)到平衡時，波場中便會形成穩(wěn)定波形。在粘性耗散影響下，距速度入口較遠(yuǎn)的X=16m處，其波高最小。在每一點跟蹤其波峰和波谷的位置，并記錄其周期，如表12所示。隨著波浪的傳播，波高逐漸衰減，在X＝%。表12 數(shù)值波形參數(shù)表X=0X=2X=4X=6X=8X=10X=12X=14X=16X=18波峰波谷波高誤差%7%18%%%%%%%%周期誤差008%%%0%0%4%圖18 波高沿程衰減同樣在表12中顯示，隨著波高的沿程衰減波浪周期并沒有明顯的變化。這一點可以從色散方程 中看出。在圖19中每條曲線代表著某一時刻理論入口速度隨水深的變化情況，其速度分布是周期性變化的。在圖110和111中，速度隨水深逐步增大，當(dāng)達(dá)到自由表面以上的氣體位置處時，速度迅速減小為零。這與理論給定的速度分布情況是一致的，從而驗證了本文所應(yīng)用的造波方法的合理性，以及給定的入口速度能夠準(zhǔn)確的體現(xiàn)在流場中。圖112是經(jīng)過直線Y=5的所有流譜。在波面運動的影響之下，波峰處形成速度渦?？梢悦黠@看出，各粒子經(jīng)過相同時間的運動，軌跡為不封閉的類橢圓曲線。而不同位置注入示蹤粒子，其運動軌跡也不相同。這一結(jié)果同樣與理論分析保持了較高的一致性。圖114 質(zhì)點運動軌跡圖115 壓力分布圖 圖116 入口壓力分布曲線圖11116顯示的是全流場壓力分布圖和入口界面的處壓力分布曲線。符合5米水深的壓強分布規(guī)律。方案設(shè)計考慮所要模擬波浪的波形參數(shù)，建立40m60m的二維計算區(qū)域。所模擬的二維波浪參數(shù)為：波高1米，波長9米，水深為50米?？偩W(wǎng)格數(shù)量是30000。由于計算域上部的氣流運動對造波過程的影響較小，所以可以將上邊界設(shè)置為壁面。整個計算區(qū)域較大，所以該圖上的波形并不明顯。由于計算區(qū)域的加大，波浪在傳播過程中，伴有明顯的衰減。，這符合40米區(qū)域、9米波長理論上所應(yīng)存在的波浪數(shù)目。證明在水深增加的情況下，本文所用的造波方法同樣可以得到高品質(zhì)的波浪。在形成波形的的區(qū)域帶中，速度明顯增大，在水深44米以下的部分，速度基本為零。 (a) (b)圖26水平方向理論、模擬速度分布 (a) (b)圖27 垂直方向理論、模擬速度分布 (a) (b)圖29 壓力分布圖和入口壓力分布曲線 (a) (b) 圖210 水平和處置方向速度分布50米水深的二階STOKES波模擬過程與5米水深的情況相比，波形同樣與理論較為吻合。其速度有效區(qū)域相應(yīng)提高，始終保持在自由表面位置處，在波幅寬度的帶狀區(qū)域內(nèi)作周期性變化。三維區(qū)域5米水深波浪模擬分析通過以上二維區(qū)域的二階STOKES波的模擬，可以驗證本文所提出的造波方法是可行的。因此，在二維基礎(chǔ)之上，本文將二階STOKES波的模擬拓展到三維區(qū)域。方案設(shè)計建立50m10m10m的二維計算區(qū)域。所模擬的二維波浪參數(shù)為：，波長12米，水深為5米。 ， 。將計算域擴展到三維區(qū)域，計算網(wǎng)格數(shù)量大幅增加，所以對于計算機的要求也相應(yīng)提高。模型的邊界條件及參數(shù)圖32 計算區(qū)域初始相圖三維區(qū)域的邊界條件設(shè)置與二維基本相同，左側(cè)為速度入口，右側(cè)為自由出流邊界條件，上下邊界均為壁面，新增的垂直Z軸的兩個面設(shè)置為對稱面。盡管如此，波浪對流場內(nèi)物體的作用分析過程仍然是無法用二維波浪模型代替的。 三維區(qū)域的壓力分布與二維情況一致，均為分層分布。從速度圖上可以看出，自由表面位置處速度值較大，形成四個高速區(qū)域。三維計算區(qū)域的模擬為下一步進(jìn)行波浪力與運載器耦合計算提供條件。通過上述分析，可知三維區(qū)域波浪的品質(zhì)符合要求，與理論波形匹配。而配備常規(guī)戰(zhàn)斗部的潛射導(dǎo)彈能實施敵防區(qū)外軍事打擊，對敵境內(nèi)的各種軍事目標(biāo)實施“結(jié)構(gòu)破壞”戰(zhàn)，支援陸上或登陸作戰(zhàn)。水下發(fā)射時，由于水的密度是空氣密度的800倍，力學(xué)環(huán)境與空氣中有很大不同，水的浮力、阻力、粘滯力將呈現(xiàn)水下獨有的特點[13]。同時導(dǎo)彈受各種海洋潮流、水深引起的靜壓載荷、動壓載荷、艇速、發(fā)射方式的影響，水下彈道不易控制，甚至?xí)苯訉?dǎo)致導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)的破壞。在出水過程中，彈體在極短的時間內(nèi)經(jīng)過氣液交接面，此過程中，導(dǎo)彈受力發(fā)生劇烈變化，力學(xué)環(huán)境極其不穩(wěn)定。如果不能正確分析波浪波浪力對其影響，導(dǎo)彈很可能在出水過程中偏離預(yù)定軌道。方案設(shè)
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