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头支撑方式下通气超空泡形态相似与空化器设计研究

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船舶力学 2009年第5期13卷 677-681页

作者：刘宏褚学森王志海军驻航天一院代表室北京100076 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

针对头支撑方式通气超空泡试验的超空泡形态相似模拟问题,给出了一种能满足超空泡形态相似的空化器设计方法。该方法首先是基于独立膨胀原理,提出了头支撑方式空化器与目标空化器生成形态相似超空泡时,空化器直径与空化器零阻力系数应... 详细信息

针对头支撑方式通气超空泡试验的超空泡形态相似模拟问题,给出了一种能满足超空泡形态相似的空化器设计方法。该方法首先是基于独立膨胀原理,提出了头支撑方式空化器与目标空化器生成形态相似超空泡时,空化器直径与空化器零阻力系数应满足的关系式,以及空化器位置之间的关系;再通过CFD模拟得到头支撑方式空化器的空化器直径与空化器零阻力系数关系曲线;二者结合,最后确定头支撑方式的空化器的设计方案。

关键词：超空泡空泡形态空化器支撑方式

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自然空化流动数值模拟中参数取值影响的研究

船舶力学 2007年第1期11卷 32-39页

作者：褚学森王志颜开中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

探索了应用商业软件Fluent6.2进行自然空化计算的方法。通过设定不同气核质量分数对半球头回转体的自然局部空化作了模拟,研究了气核对自然空化计算结果的影响。通过设定边界湍流参数计算了平头回转体的自然超空泡,研究了湍流参数设定... 详细信息

探索了应用商业软件Fluent6.2进行自然空化计算的方法。通过设定不同气核质量分数对半球头回转体的自然局部空化作了模拟,研究了气核对自然空化计算结果的影响。通过设定边界湍流参数计算了平头回转体的自然超空泡,研究了湍流参数设定对自然空化计算结果的影响。通过对圆盘空化器的超空泡计算,得出结论:气核含量主要影响超空泡尾部形态,湍流参数主要影响空泡尺度。多个算例的计算结果与相应的实验结果以及经验公式计算结果进行了比较,符合良好。

关键词：自然空化超空泡数值模拟气核湍流

带尾翼射弹跨水中声速斜入水初期弹道数值研究

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船舶力学 2023年第11期27卷 1581-1593页

作者：孙士明褚学森王志颜开中国船舶科学研究中心水动力学重点实验室江苏无锡214082

本文基于CFD方法针对带尾翼射弹跨水中声速斜入水过程开展数值研究,分析射弹入水过程中空泡形态、流体动力及运动稳定性等特性,获得入水速度、入水角、攻角、侧滑角等入水初始参数对射弹入水初期弹道的影响规律。研究发现:(1)射弹跨水... 详细信息

本文基于CFD方法针对带尾翼射弹跨水中声速斜入水过程开展数值研究,分析射弹入水过程中空泡形态、流体动力及运动稳定性等特性,获得入水速度、入水角、攻角、侧滑角等入水初始参数对射弹入水初期弹道的影响规律。研究发现:(1)射弹跨水中声速入水瞬间的冲击会在水中产生压力波并以声速向周围传播,射弹头部前方始终存在高压区,当速度超过水中声速时,弹头前会存在弱脱体弓形激波随弹体运动;(2)射弹斜入水过程会造成空泡以弹轴为界、上部分开口比下部分大的非对称发展特征;(3)对于本文射弹算例,入水速度主要影响入水轴向载荷,入水角通过影响尾翼撞水时间影响入水弹道的偏转,但其作用相对较弱,攻角和侧滑角通过尾翼撞水后产生的俯仰/偏航力矩成为影响弹道偏转的主要因素;(4)不同参数之间存在耦合影响,入水角的减小会增加正攻角下弹道偏转,降低负攻角下弹道偏转。

关键词：超空泡射弹弹道稳定性

基于ABAQUS显式CEL方法的球体入水数值研究

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船舶力学 2018年第7期22卷 838-844页

作者：王晓辉褚学森冯光中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

文章针对球体入水过程,采用显式动力学CEL(Coupled Eulerian-Lagrangian analysis)方法,对球体入水空泡的演化、发展过程进行了模拟。CEL方法在入水、特别是低速入水模拟过程中,由于无约束自由面边界的影响,需对水介质的体积模量进行修... 详细信息

文章针对球体入水过程,采用显式动力学CEL(Coupled Eulerian-Lagrangian analysis)方法,对球体入水空泡的演化、发展过程进行了模拟。CEL方法在入水、特别是低速入水模拟过程中,由于无约束自由面边界的影响,需对水介质的体积模量进行修正,进而通过与球体入水实验入水弹道数据的对比,表明CEL方法在流固耦合数值求解中的有效性。最后,提出了显式动力学数值求解入水冲击载荷在采样频率、欧拉-拉格朗日接触的网格离散,以及整体网格离散精度控制方面应遵循的基本原则。

关键词：入水 CEL方法入水空泡入水冲击载荷

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射弹高速斜入水过程的数值仿真

兵工学报 2020年第S1期41卷 122-127页

作者：孙士明颜开褚学森王晓辉中国船舶科学研究中心水动力学重点实验室江苏无锡214082

射弹高速入水过程涉及弹体运动与空泡之间的相互作用,具有强烈非线性。针对超空泡射弹入水过程开展数值仿真研究,采用基于重叠网格的计算流体力学技术建立超空泡射弹入水过程的数值模拟方法,对射弹带不同初始攻角斜入水过程中的受力与... 详细信息

射弹高速入水过程涉及弹体运动与空泡之间的相互作用,具有强烈非线性。针对超空泡射弹入水过程开展数值仿真研究,采用基于重叠网格的计算流体力学技术建立超空泡射弹入水过程的数值模拟方法,对射弹带不同初始攻角斜入水过程中的受力与运动特性、空泡与流场演化进行分析,获得了初始攻角对弹体运动及其与空泡相互作用的影响规律。结果表明,所得研究成果可为超空泡射弹的设计工作提供技术参考。

关键词：射弹超空泡高速入水水弹道计算流体力学

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超空泡流体动力学研究进展

船舶力学 2006年第4期10卷 148-155页

作者：颜开褚学森许晟冯光中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

简要介绍了超空泡武器的种类和用途、国外超空泡武器的发展概况,详细介绍了超空泡武器研制涉及的主要水动力学问题及国外的研究进展情况。这些问题包括超空泡的生成、发展及稳定性,超空泡航行体的水动力特性和航行体的水弹道等。指出了... 详细信息

简要介绍了超空泡武器的种类和用途、国外超空泡武器的发展概况,详细介绍了超空泡武器研制涉及的主要水动力学问题及国外的研究进展情况。这些问题包括超空泡的生成、发展及稳定性,超空泡航行体的水动力特性和航行体的水弹道等。指出了该领域的一些有待进一步解决的水动力学问题。

关键词：超空泡水动力通气空泡空泡流

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非定常空泡闭合区域最大压力的理论研究

力学学报 2012年第4期44卷 701-708页

作者：陈玮琪王宝寿易淑群郑俊褚学森中国船舶科学研究中心无锡214082

当物体在流体中高速运动产生空泡时,空泡通常以回射流的形式闭合在物体表面上,并在闭合位置对物体表面产生流体超压.在物体表面上的空泡闭合位置一般不是固定的,其位置根据物体运动速度的变化、空泡压力的变化及重力场中的位置等因素而... 详细信息

当物体在流体中高速运动产生空泡时,空泡通常以回射流的形式闭合在物体表面上,并在闭合位置对物体表面产生流体超压.在物体表面上的空泡闭合位置一般不是固定的,其位置根据物体运动速度的变化、空泡压力的变化及重力场中的位置等因素而在物体表面发生快速移动,在非对称情况下,这种移动超压会极大影响运动物体的稳定性.基于势流理论研究了重力场中非定常垂直空泡闭合区域中最大压力的存在位置,推导了最大压力的理论公式,揭示了最大压力与空泡发展速度之间的关系,证明了最大压力点的两个特殊流体性质.最后设计了测量空泡闭合区域最大压力的验证性试验,并将理论计算结果与试验测量结果进行了对比,验证了理论研究结果.

关键词：空泡回射流尾流压力非定常空泡流

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LBM方法数值模拟飞溅流动的影响因素研究

船舶力学 2015年第4期19卷 356-362页

作者：韩文骥颜开褚学森张珂中国船舶科学研究中心水动力学重点实验室江苏无锡214082

文章采用格子Boltzmann单相自由面模型模拟飞溅流动问题,以楔形体入水问题为模拟对象,研究了网格精细度、计算域、水动力相似参数对飞溅效果的影响。研究表明,亿量级网格下入水飞溅射流及飞溅端部的细小液滴结构十分清晰,模拟结果明显... 详细信息

文章采用格子Boltzmann单相自由面模型模拟飞溅流动问题,以楔形体入水问题为模拟对象,研究了网格精细度、计算域、水动力相似参数对飞溅效果的影响。研究表明,亿量级网格下入水飞溅射流及飞溅端部的细小液滴结构十分清晰,模拟结果明显优于百万量级、千万量级网格;计算域超过模型尺度3倍后飞溅效果不受影响;以自由液面面积S的增长率η为比较参数,当Re数、Fr数较小时对飞溅效果有明显影响,大于一定数值后,飞溅效果基本一致。

关键词：网格精细度 LBM 单相自由面模型飞溅流动

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扰流片式推力矢量控制的气动力学研究

船舶力学 2019年第7期23卷 791-801页

作者：王晓辉刘志勇褚学森中国船舶科学研究中心

文章基于气动力学中激波的相关原理,通过数值模拟研究了扰流片式推力矢量控制的工作原理、燃气流动偏转以及燃气与扰流片之间的相互作用。以减小扰流片侧向引起的推力损失为目的,基于膨胀波及超声速普朗特-迈耶流动的基本原理,获得了减... 详细信息

文章基于气动力学中激波的相关原理,通过数值模拟研究了扰流片式推力矢量控制的工作原理、燃气流动偏转以及燃气与扰流片之间的相互作用。以减小扰流片侧向引起的推力损失为目的,基于膨胀波及超声速普朗特-迈耶流动的基本原理,获得了减小扰流片对燃气核心射流影响的基本方法,并通过数值模拟验证了R-73扰流片式推力矢量控制气动设计的合理性,获得了其扰流片、致偏装置的基本设计原则。

关键词：扰流片推力矢量激波膨胀波 R-73