回转体出水的全非线性水动力学

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景和意义 1

1.2 出水与入水问题的联系和区别 3

1.3 出水问题的分类和研究概述 4

1.3.1 全湿出水研究 5

1.3.2 带泡出水研究 8

1.4 本章小结 12

参考文献 12

第2章 数学方程和数值模型 17

2.1 控制方程和初边值条件 18

2.2 格林函数方法和边界积分方程 20

2.3 数值模型 21

2.3.1 数值离散和矩阵求解 21

2.3.2 切向速度和全速度 24

2.3.3 表面张力 26

2.3.4 时间步进 27

2.3.5 无量纲化 28

2.4 数值技术 29

2.4.1 数值光顺和网格重组技术 29

2.4.2 固液交界点的特殊处理 30

2.4.3 间接边界元法计算流场速度 31

2.4.4 辅助函数法计算物面压力 32

2.5 本章小结 33

参考文献 34

第3章 实验原理和实验设计 35

3.1 实验系统 35

3.1.1 物体出水实验装置设计 35

3.1.2 物体出水实验控制方案 38

3.1.3 实验模型的设计与安装 38

3.2 实验总体方案 40

3.2.1 调试阶段 40

3.2.2 预备阶段 41

3.2.3 实验阶段 41

3.2.4 后处理阶段 41

3.3 测量分析技术和方法 42

3.4 不同类型出水实验方法 43

3.4.1 半浸没物体强迫出水 43

3.4.2 全浸没物体强迫出水 43

3.4.3 全浸没物体自由出水 44

3.5 本章小结 45

参考文献 45

第4章 全湿物体强迫出水 46

4.1 自由面破裂和脱落的处理方法 46

4.1.1 自由面破裂处理方法 47

4.1.2 细长射流的截断方法 48

4.1.3 物体脱离水面处理方法 48

4.2 全浸没椭球体强迫出水 49

4.2.1 收敛性分析 49

4.2.2 数值与实验对比 51

4.2.3 数值模拟分析 53

4.2.4 物理参数影响 68

4.3 全浸没圆球体强迫出水 71

4.3.1 数值与实验对比 71

4.3.2 物理参数影响 73

4.4 半浸没椭球体强迫出水 75

4.4.1 数值与实验对比 76

4.4.2 物理参数影响 77

4.5 半浸没圆球体强迫出水 78

4.5.1 数值与实验对比 78

4.5.2 物理参数影响 80

4.6 半浸没圆锥体强迫出水 81

4.6.1 数值与实验对比 81

4.6.2 物理参数影响 83

4.7 本章小结 84

参考文献 84

第5章 全湿物体自由出水 86

5.1 流固解耦方法 86

5.2 细长体理论 88

5.3 水面融合的处理方法 91

5.4 椭球体完全自由出水 92

5.4.1 收敛性分析 92

5.4.2 边界元法与细长体理论对比 93

5.4.3 数值模拟分析 94

5.4.4 物理参数影响 96

5.5 圆球体完全自由出水 99

5.5.1 数值与实验对比 99

5.5.2 数值模拟分析 101

5.5.3 物理参数影响 103

5.6 椭球体自由出水再入水 106

5.6.1 数值与实验对比 107

5.6.2 物理参数影响 109

5.7 本章小结 112

参考文献 113

第6章 带泡物体出水 114

6.1 带有空泡物体运动的基本理论 114

6.1.1 控制方程和边界条件 114

6.1.2 迭代过程 117

6.2 带有气泡物体运动的基本理论 118

6.2.1 控制方程和边界条件 118

6.2.2 气泡在自由面破裂的处理方法 120

6.3 带有空泡物体水下运动阶段 123

6.3.1 数值与实验对比 123

6.3.2 数值模拟分析 124

6.3.3 物理参数影响 125

6.4 带有气泡物体水下运动阶段 128

6.4.1 收敛性分析 128

6.4.2 数值模拟分析 129

6.4.3 物理参数影响 133

6.5 带有气泡物体接近水面阶段 139

6.5.1 收敛性分析 140

6.5.2 数值模拟分析 141

6.5.3 自由面效应分析 144

6.5.4 物理参数影响 147

6.6 带有气泡物体穿越水面阶段 150

6.6.1 物体穿越水面阶段 150

6.6.2 气泡破裂水面阶段 154

6.7 本章小结 158

参考文献 158

附录 160

参考文献 164

编后记 165