高压气体吹除数理模型及cfd仿真分析

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1、分类号学号M201271414学校代码10487密级硕士学位论文高压气体吹除数理模型及CFD仿真分析学位申请人：王晓峰船舶与海洋结构物学科专业：设计制造指导教师：张志国副教授输入试验文件答辩日期：2015.05输入试验文件AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMathematicsModelandNumericalSimulationofHighPressureAirBlowingCandidate:WangXiaofengMajor:Desig

2、nandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureSupervisor:Assoc.Prof.ZhangZhiguoHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承

3、担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期:年月日日期:年月日华中科技大学硕士学位论文摘要高压气体吹除系统是潜艇上重要的安全保障装置，在舱室进水挽回及应急上浮时等状况下发挥重要作用，

4、对潜艇的生命力具有十分重要的意义。鉴于高压气体吹除试验耗资大、实施周期长，采用CFD数值仿真和数理模型计算可以有效减少研究成本，其中数理模型更是可以在很短时间内对高压气体吹除系统进行初步设计分析。本文对高压气体吹除问题进行了数理模型计算及CFD数值仿真分析，分析了影响高压气体吹除过程的变化规律，以及影响该过程的各种因素。本文首先使用等熵假设及拉法尔喷管简化对高压气体吹除过程进行简化，建立理想化的高压气体吹除数理模型，并得到相应的微分方程组，使用四阶龙格-库塔方法进行求解。然后采用VOF自由液面追踪方法对高压气体吹除过程的两相流现象进行CFD数值仿真，得到了吹除过程中多个参数随时

5、间变化的规律，并与数理模型计算结果进行对比分析。结果表明，该数理模型可用于吹除过程的计算，对吹除系统的设计具有指导性意义。最后本文使用数理模型分析了喷管喉部直径、流水孔质量流量、流水孔面积、不同气瓶体积等多种因素对高压气体吹除过程的影响。关键词:潜艇；高压气体吹除；压载水舱；VOF；数理模型;I华中科技大学硕士学位论文AbstractThehighpressureairblowingsystemisoneofthesecuritydevices.Itisofvitalimportancetothesubmarine'svitality.Whensubmarine'sballas

6、ttankisfloodedorsubmarineisactingemergencysurfacingmaneuver,thehighpressureairblowingsystemwillplayasignificantroleintheemergencyrecovery.Becauseofthehighcostandlongperiodoftheexperiementalstudy,theCFDsimulationandthemathematicsmodelresearchwillbecarriedoutotcutthestudycostandtime.Amongthetw

7、omethod,themathematicsmodelcangetaresultinashorttime.Inthispaper,themathematicsmodelcalculationandCFDsimulationarecarriedouttoanalysistheprocessofblowing.Firstly,theprocessofblowingissimplifiedinthepaper,andamathematicsmodelisestablished.thentheord