学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

波浪模拟及其对航行体出水过程的影响研究

作　者: 姜涛
导　师: 陈浮
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 潜射导弹 水下发射 数值波浪 波浪力 压力分布
分类号: TJ760.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 106次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


导弹在近水面航行时,其运动不可避免地受到波浪的影响,从而使运载器的弹道出水参数发生改变,加之导弹出水本来就是涉及两相交界,气、液掺混剧烈的过程,其表面受力十分复杂,因此,波浪力的作用有可能使得弹体所受的非对称力变得更加复杂,导致其俯仰角、偏航角的改变,影响导弹飞行姿态,甚至破坏弹体结构,使发射失败。因而,研究潜射导弹出水过程中波浪力对其力学参数、运动参数的影响便凸显重要性。在进行波浪力对导弹出水过程影响研究过程中,实验的方法无疑是最为耗时耗力的一种手段,而且需要耗费巨大的成本,因此通过数值模拟的手段实现这一过程便凸显其意义。其中,建立数值波浪水槽又是这项研究开展的基础。能否准确的模拟分析导弹出水过程中波浪力对其影响,最重要的一点便是生成高品质的波浪,基于这一点才能准确有效的分析弹体受力以及各项参数的变化。本文基于Flunet软件,首先通过入射边界造波法对不同等级、不同类型的波浪进行数值模拟,分析各计算方案得到的波浪品质,优化造波参数,选取最佳造波模型。在得到最佳数值波浪模型的基础上,建立三维计算模型,耦合导弹动态发射过程,进行全三维多场多相耦合计算分析,深入研究波浪对导弹出水过程的影响。本文基于五级海情,分别通过静态弹体冲击模拟、导弹一自由度、六自由度垂直发射分析研究不同相位的波浪力及其对弹体力学特性影响。静态弹体冲击模拟过程清晰地给出了一个完整波浪周期内,弹体所受流体力变化规律及其量级,为后续研究工作奠定基础。导弹动态出水过程中,弹体将从不同波浪相位处穿越气水交界面,以此分析研究不同波浪相位对弹体受力及载荷的影响。研究结果表明,波峰和波谷位置对弹体形成的流体冲击力方向相反,波峰位置受力略大。波浪对弹体姿态的影响通过六自由度数值仿真方法加以研究。弹体以垂直姿态发射,在自由液面位置波浪力的影响下,其俯仰角将发生改变,弹体位置也将偏移。仿真结果同样表明,导弹出水姿态的改变将导致其受力变化,波浪力影响具有放大效应。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 背景及意义  8-9
  1.2 潜射导弹出水过程及波浪影响简述  9
  1.3 数值波浪水槽的建立是波浪力影响研究的基础  9-12
    1.3.1 自由表面的跟踪方法  10-11
    1.3.2 造波与消波方法  11-12
  1.4 国内外研究现状综述  12-13
  1.5 课题要求  13-15
第2章 流体力学数值模拟计算方法  15-27
  2.1 控制方程  15-17
    2.1.1 连续性方程  16
    2.1.2 动量方程  16
    2.1.3 湍流模型  16-17
  2.2 动网格技术的合理应用与改进  17-24
    2.2.1 基于层变与分区技术的动网格模型设计  17-19
    2.2.2 刚体运动学基础  19-24
  2.3 基于UDF宏命令和C语言的造波及动网格设计  24-26
    2.3.1 波浪模型UDF设计策略  24-25
    2.3.2 弹体运动模型UDF设计策略  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章 数值波浪水槽的建立及波形品质验证  27-42
  3.1 波浪理论基础  27-31
    3.1.1 波浪的数学模型  27-29
    3.1.2 波浪理论简介  29-31
  3.2 二维数值波浪的模拟与验证  31-41
    3.2.1 方案设计及网格划分  31-33
    3.2.2 模拟结果验证  33-41
  3.3 本章小结  41-42
第4章 考虑5 级波浪的导弹一自由度出水过程模拟  42-76
  4.1 全周期波浪对静态弹体冲击影响分析  42-53
    4.1.1 数值模拟方案制定  42-44
    4.1.2 弹体长度20%出水模拟结果分析  44-49
    4.1.3 弹体长度40%出水模拟结果分析  49-51
    4.1.4 弹体长度60%出水模拟结果分析  51
    4.1.5 弹体长度80%出水模拟结果分析  51-53
  4.2 导弹动态出水过程水动力特性分析：垂直运动  53-66
    4.2.1 数值模拟方案的制定  53-55
    4.2.2 考虑不同波浪相位的计算方案结果分析  55-66
  4.3 导弹动态出水过程水动力特性分析：5°偏角运动  66-75
    4.3.1 数值模拟方案的制定  66-67
    4.3.2 考虑不同偏角及波浪相位的计算结果分析  67-75
  4.4 本章小结  75-76
第5章 考虑5 级波浪的导弹六自由度出水过程模拟  76-83
  5.1 数值模拟方案的制定  76-77
  5.2 结果分析  77-82
  5.3 本章小结  82-83
结论  83-85
参考文献  85-91
致谢  91

相似论文

  1. 连续热镀锌带钢的稳定传输、传热及组织转变行为研究,TK124
  2. 斜坡地段矩形排水管道受力分析,U171
  3. 潜水泵水润滑推力轴承润滑性能数值计算研究,TH133.3
  4. 海上风电支撑结构波浪力及基础冲刷的三维数值模拟研究,TV139.2
  5. 波浪与摆式发电装置相互作用的数值模拟研究,P743.2
  6. 两巷矸石回填后的影响及作用研究,TD823.7
  7. 自升式平台桁架腿波流载荷分析与实验研究,U661.7
  8. 允许部分越浪海堤越浪量及越浪流的研究,U656.2
  9. 多孔软管水力特性实验研究,S277.9
  10. 考虑挡墙位移及有限土体影响的土压力研究,TU432
  11. 基于神经网络算法的防波堤波浪力计算,U656.2
  12. 深水防波堤胸墙波浪力计算方法研究,U656.2
  13. 波浪作用下透水型护岸结构的数值模拟,TV139.2
  14. 基于Fluent的波浪辐射与绕射问题数值模拟研究,O353.2
  15. 碎石聚氨酯护岸材料波浪作用特性试验研究,TV139.2
  16. 基于CFD的数值波浪水池技术及强迫横摇数值实验研究,U661.1
  17. 多级壳体结构力学特性研究,TJ760.1
  18. 基于统计能量法的潜射导弹振动噪声分析研究,TJ760
  19. 基于光纤传感技术的套管外压力实时监测系统研制,TP212.14
  20. 高频宽带水声发射机的设计与实现,TN830

中图分类: > 工业技术 > 武器工业 > 火箭、导弹 > 导弹 > 一般性问题 > 基础理论
© 2012 www.xueweilunwen.com