低溫液氧晃動熱力耦合特性研究

目錄
“博士后文庫”序言　
序
前言
第1章　緒論　1
1.1　研究背景　3
1.2　流體晃動現(xiàn)象　7
1.3　流體晃動理論研究現(xiàn)狀　10
1.3.1　流體晃動理論模型　10
1.3.2　模態(tài)分析　12
1.3.3　流體晃動二維理論分析　13
1.3.4　流體晃動三維理論分析　14
1.4　流體晃動實驗研究現(xiàn)狀　15
1.5　流體晃動數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀　26
1.5.1　無網(wǎng)格計算方法　27
1.5.2　界面捕捉方法　28
1.5.3　SPH數(shù)值預測方法　29
1.5.4　湍流模型　30
1.5.5　其他數(shù)值計算方法　31
1.6　本書研究內容　33
第2章　流體晃動基本理論　37
2.1　流體晃動響應　37
2.1.1　流體晃動等效力學模型　37
2.1.2　高階晃動響應　38
2.2　數(shù)學模型　39
2.2.1　基本微分方程和邊界條件　39
2.2.2　速度勢　40
2.2.3　動程　40
2.2.4　自由面邊界條件　40
2.2.5　箱體壁面邊界條件　41
2.3　矩形箱體方程組求解　42
2.3.1　▽2Φ=0的特征函數(shù)　43
2.3.2　特征值　43
2.3.3　受迫運動　47
2.4　圓柱形罐體　52
2.5　環(huán)形扇形圓筒形罐體　52
2.6　臥式圓筒形罐體　55
2.7　球形罐體　57
2.8　橢球形罐體　58
2.9　環(huán)形罐體　59
2.10　垂直晃動　60
2.11　本章小結　61
第3章　流體晃動數(shù)值模型構建與驗證　62
3.1　控制方程　62
3.2　湍流模型　63
3.2.1　湍流k-e模型　63
3.2.2　湍流左k-w模型　66
3.3　VOF模型　68
3.4　相變模型　69
3.5　滑移網(wǎng)格模型　70
3.6　物理模型　71
3.7　熱邊界條件　72
3.8　外部晃動激勵設置　73
3.9　計算模型設置　73
3.10　數(shù)值計算　73
3.11　數(shù)值模型實驗驗證　75
3.11.1　對照實驗　75
3.11.2　湍流模型篩選　78
3.11.3　模型驗證　81
3.12　數(shù)值模型影響參數(shù)優(yōu)化　82
12.1　時間步長　82
3.12.2　相變因子　88
3.13　網(wǎng)格無關性驗證　92
3.14　本章小結　94
第4章　典型工況流體晃動熱力耦合特性　95
4.1　研究對象　95
4.2　晃動力學特性　96
4.2.1　晃動力與晃動力矩求解表達式　96
4.2.2　晃動力與晃動力矩參數(shù)變化　98
4.3　晃動熱力學特性　104
4.3.1　貯箱壓力變化　104
4.3.2　流體溫度變化與熱分層　109
4.4　氣液界面動態(tài)波動　115
4.4.1　氣液界面形狀變化　115
4.4.2　氣液界面波動變化　117
4.5　本章小結　119
第5章　流體晃動熱力過程影響因素分析　121
5.1　外部環(huán)境漏熱　122
5.1.1　外部環(huán)境漏熱對流體晃動力學特性的影響　122
5.1.2　外部環(huán)境漏熱對流體壓力變化的影響　123
5.1.3　外部環(huán)境漏熱對自由界面波動的影響　126
5.1.4　外部環(huán)境漏熱對流體溫度分布的影響　127
5.2　初始液體溫度　130
5.2.1　初始液體溫度對流體晃動力學特性的影響　130
5.2.2　初始液體溫度對流體壓力變化的影響　132
5.2.3　初始液體溫度對氣液界面動態(tài)波動的影響　136
5.3　初始液體充注率　138
5.3.1　初始液體充注率對流體晃動力學特性的影響　138
5.3.2　初始液體充注率對流體壓力變化的影響　141
5.3.3　初始液體充注率對氣液界面波動變化的影響　142
5.4　晃動激勵振幅　150
5.4.1　晃動激勵振幅對流體晃動力學特性的影響　151
5.4.2　晃動激勵振幅對流體壓力變化的影響　153
5.4.3　晃動激勵振幅對氣液相分布的影響　157
5.4.4　晃動激勵振幅對氣液界面形狀變化的影響　159
5.4.5　晃動激勵振幅對氣液界面面積變化的影響　165
5.4.6　晃動激勵振幅對氣液界面波動變化的影響　168
5.5　本章小結　176
第6章　間歇晃動激勵對流體晃動熱力耦合特性的影響分析　178
6.1　間歇正弦晃動激勵　178
6.2　典型間歇晃動激勵工況晃動熱力參數(shù)變化　180
6.2.1　流體晃動力與晃動力矩　180
6.2.2　氣液相壓力分布　182
6.2.3　氣液界面動態(tài)波動　188
6.2.4　流體熱分層與溫度分布　190
6.2.5　間歇晃動激勵與連續(xù)晃動激勵工況對比　198
6.3　不同間歇晃動激勵形式　202
6.3.1　流體晃動力與晃動力矩　204
6.3.2　界面動態(tài)波動　206
6.3.3　流體壓力波動　213
6.3.4　流體熱分層　221
6.3.5　流體溫度波動變化　225
6.4　本章小結　231
第7章　結論與展望　234
7.1　所獲主要結論　235
7.2　研究工作展望　238
參考文獻　241
后記　260
后編記　261