搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于边界元法的气泡同波浪相互作用研究

刘云龙 张阿漫 王诗平 田昭丽

基于边界元法的气泡同波浪相互作用研究

刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽
PDF
导出引用
  • 为研究水下爆炸气泡同波浪的相互作用, 本文引入数值与解析相结合的方法来考虑远场对气泡的影响, 并解决了开域自由面在边界积分中的奇异性问题. 然后通过将流场速度势分解为波浪入射势和气泡扰动势, 研究了波浪对近自由面气泡的动态特性的影响, 并对不同特征参数的波浪下水下爆炸气泡进行模拟, 分析了波长和初始相位角对气泡动态特性的影响. 通过对结果的分析发现: 对于气泡自身形态, 在收缩阶段波浪的存在会使气泡上半部分以及自由面诱导射流产生偏移; 而对与水冢形态, 除了会产生偏移, 水冢高度和宽度也会受到明显的影响. 这种影响程度随初始相位角周期性变化, 而在本文所研究的波长范围内, 随波长的增加递减.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 50939002, 51222904)、 国家安全重大基础研究项目子专题(批准号: 613157020102)、 国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金资助项目(批准号: 10976008)、 第十二届霍英东教育基金(批准号: 121073)和新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET100054)资助的课题.
    [1]

    Zhang X C 2008 J. Ship Mech. 12 490

    [2]

    Rungsiyaphornrat S, Klaseboer E, Khoo B C, Yeo K S 2003 Comp. Fluids 32 1049

    [3]

    Wang Q X, Blake J R 2010J. Fluid Mech. 659 191 1-34

    [4]

    Wehausen J V, Laitone E V 1966 Enc. Phys. IX p446-778

    [5]

    Klaseboer E, Khoo B C, Hung K C 2005 J. Fluids Struct. 21 395

    [6]

    Wang Q X, Yeo K S, Khoo B C, Lam K Y 1996 Comp. Fluids 25 607

    [7]

    Gibson D C, Blake J R 1982 Appl. Sci. Res. 38 215

    [8]

    Robinson P B, Blake J R, Kodama T, Shima A, Tomita Y 2001 J. Appl. Phys. 89 8225

    [9]

    Pozrikidis C 2004 Eng. Anal. Bound. Elem. 28 315

    [10]

    Klaseboer E, Hung K C, Wang C, Wang C W, Khoo B C, Boyce P, Debono S, Charlier H 2005 J. Fluid. Mech. 537 387

    [11]

    Liu C R, Zhou X C 1996 J. Hydr. 11 576 (in Chinese) [刘春嵘, 周显初 1996 水动力学研究与进展 11 576]

    [12]

    Liu C R, Zhou X C, Huhe A D 1997 J. Hydr. 12 315 (in Chinese) [刘春嵘, 周显初, 呼和敖德 1997 水动力学研究与进展 12 315]

    [13]

    Pozrikidis C 2004 Eng. Anal. Bound. Elem. 28 315

    [14]

    Zong Z, He L, Sun L Q 2008 J. Ship Mech. 12 733 (in Chinese) [宗智, 何亮, 孙龙泉 2008 船舶力学 12 733]

    [15]

    Zhu X, Fang B 2007 J. Nav. Univ. Eng. 19 6 (in Chinese) [朱锡, 方斌 2007 海军工程大学学报 19 6]

    [16]

    Liu J H 2002 Ph. D. Dissertation (Wuxi: China Ship Scientific Research Center) [刘建湖 2002 博士论文 (无锡: 中国船舶科学技术研究所)]

    [17]

    Qi D M, Lu C J, He Y S 2000 Chin Quart. Mech. 21 16 (in Chinese) [戚定满, 鲁传敬, 何友声 2000 力学季刊 21 16]

    [18]

    Li G H, Li Y J, Zhang X C, Yang Y C, Feng Z J, He B, Chen H 2005 J. Ship Mech. 20 128(in Chinese) [李国华, 李玉节, 张效慈, 杨云川, 冯子钧, 何斌, 陈辉 2005 实验力学 20 128]

    [19]

    Zhang A M, Wang S P, Bai Z H, Huang C 2011 Chin. J. Theor. Appl. Mech. 43 71 (in Chinese) [张阿漫, 王诗平, 白兆宏, 黄超 2011 力学学报 43 71]

    [20]

    Zhang A M, Yao X L 2008 Acta Phys. Sin. 57 339 (in Cinese) [张阿漫, 姚熊亮 2008 物理学报 57 339]

    [21]

    Rong J L, Li J 2008 Acta Arm Ament. II 29 331 (in Chinese) [荣吉利, 李健 2008 兵工学报 29 331]

    [22]

    Cole R H 1948 Underwater Explosion (1st Ed.) (New Jersey: Princeton University Press) p118

    [23]

    Wang S P, Zhang A M, Liu Y L, Wang C 2012 J. Theor. Appl. Mech. 44 56 (in Chinese) [王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 王超 2012 力学学报 44 56]

  • [1]

    Zhang X C 2008 J. Ship Mech. 12 490

    [2]

    Rungsiyaphornrat S, Klaseboer E, Khoo B C, Yeo K S 2003 Comp. Fluids 32 1049

    [3]

    Wang Q X, Blake J R 2010J. Fluid Mech. 659 191 1-34

    [4]

    Wehausen J V, Laitone E V 1966 Enc. Phys. IX p446-778

    [5]

    Klaseboer E, Khoo B C, Hung K C 2005 J. Fluids Struct. 21 395

    [6]

    Wang Q X, Yeo K S, Khoo B C, Lam K Y 1996 Comp. Fluids 25 607

    [7]

    Gibson D C, Blake J R 1982 Appl. Sci. Res. 38 215

    [8]

    Robinson P B, Blake J R, Kodama T, Shima A, Tomita Y 2001 J. Appl. Phys. 89 8225

    [9]

    Pozrikidis C 2004 Eng. Anal. Bound. Elem. 28 315

    [10]

    Klaseboer E, Hung K C, Wang C, Wang C W, Khoo B C, Boyce P, Debono S, Charlier H 2005 J. Fluid. Mech. 537 387

    [11]

    Liu C R, Zhou X C 1996 J. Hydr. 11 576 (in Chinese) [刘春嵘, 周显初 1996 水动力学研究与进展 11 576]

    [12]

    Liu C R, Zhou X C, Huhe A D 1997 J. Hydr. 12 315 (in Chinese) [刘春嵘, 周显初, 呼和敖德 1997 水动力学研究与进展 12 315]

    [13]

    Pozrikidis C 2004 Eng. Anal. Bound. Elem. 28 315

    [14]

    Zong Z, He L, Sun L Q 2008 J. Ship Mech. 12 733 (in Chinese) [宗智, 何亮, 孙龙泉 2008 船舶力学 12 733]

    [15]

    Zhu X, Fang B 2007 J. Nav. Univ. Eng. 19 6 (in Chinese) [朱锡, 方斌 2007 海军工程大学学报 19 6]

    [16]

    Liu J H 2002 Ph. D. Dissertation (Wuxi: China Ship Scientific Research Center) [刘建湖 2002 博士论文 (无锡: 中国船舶科学技术研究所)]

    [17]

    Qi D M, Lu C J, He Y S 2000 Chin Quart. Mech. 21 16 (in Chinese) [戚定满, 鲁传敬, 何友声 2000 力学季刊 21 16]

    [18]

    Li G H, Li Y J, Zhang X C, Yang Y C, Feng Z J, He B, Chen H 2005 J. Ship Mech. 20 128(in Chinese) [李国华, 李玉节, 张效慈, 杨云川, 冯子钧, 何斌, 陈辉 2005 实验力学 20 128]

    [19]

    Zhang A M, Wang S P, Bai Z H, Huang C 2011 Chin. J. Theor. Appl. Mech. 43 71 (in Chinese) [张阿漫, 王诗平, 白兆宏, 黄超 2011 力学学报 43 71]

    [20]

    Zhang A M, Yao X L 2008 Acta Phys. Sin. 57 339 (in Cinese) [张阿漫, 姚熊亮 2008 物理学报 57 339]

    [21]

    Rong J L, Li J 2008 Acta Arm Ament. II 29 331 (in Chinese) [荣吉利, 李健 2008 兵工学报 29 331]

    [22]

    Cole R H 1948 Underwater Explosion (1st Ed.) (New Jersey: Princeton University Press) p118

    [23]

    Wang S P, Zhang A M, Liu Y L, Wang C 2012 J. Theor. Appl. Mech. 44 56 (in Chinese) [王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 王超 2012 力学学报 44 56]

  • [1] 刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽. 基于边界元法的近平板圆孔气泡动力学行为研究. 物理学报, 2013, 62(14): 144703. doi: 10.7498/aps.62.144703
    [2] 王树山, 李梅, 马峰. 爆炸气泡与自由水面相互作用动力学研究. 物理学报, 2014, 63(19): 194703. doi: 10.7498/aps.63.194703
    [3] 张阿漫, 姚熊亮. 近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究. 物理学报, 2008, 57(1): 339-353. doi: 10.7498/aps.57.339
    [4] 刘云龙, 汪玉, 张阿漫. 有倾角的竖直壁面附近气泡与自由面相互作用研究. 物理学报, 2013, 62(21): 214703. doi: 10.7498/aps.62.214703
    [5] 叶亚龙, 李艳青, 张阿漫. 基于势流理论的气枪气泡远场压力子波特性研究. 物理学报, 2014, 63(5): 054706. doi: 10.7498/aps.63.054706
    [6] 刘小龙, 黄建国, 雷开卓. 水下等离子体声源的冲击波负压特性. 物理学报, 2013, 62(20): 204301. doi: 10.7498/aps.62.204301
    [7] 张阿漫, 姚熊亮. 近壁面气泡的运动规律研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1662-1671. doi: 10.7498/aps.57.1662
    [8] 张华伟, 李言祥. 金属熔体中气泡形核的理论分析. 物理学报, 2007, 56(8): 4864-4871. doi: 10.7498/aps.56.4864
    [9] 王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 姚熊亮. 气泡与弹性膜的耦合效应数值模拟. 物理学报, 2011, 60(5): 054702. doi: 10.7498/aps.60.054702
    [10] 张阿漫, 王超, 王诗平, 程晓达. 气泡与自由液面相互作用的实验研究. 物理学报, 2012, 61(8): 084701. doi: 10.7498/aps.61.084701
    [11] 吴伟, 孙东科, 戴挺, 朱鸣芳. 枝晶生长和气泡形成的数值模拟. 物理学报, 2012, 61(15): 150501. doi: 10.7498/aps.61.150501
    [12] 张阿漫, 肖巍, 王诗平, 程潇欧. 不同沙粒底面下气泡脉动特性实验研究. 物理学报, 2013, 62(1): 014703. doi: 10.7498/aps.62.014703
    [13] 王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 吴超. 圆形破口附近气泡动态特性实验研究. 物理学报, 2013, 62(6): 064703. doi: 10.7498/aps.62.064703
    [14] 李帅, 张阿漫, 王诗平. 气泡引起的皇冠型水冢实验与数值研究. 物理学报, 2013, 62(19): 194703. doi: 10.7498/aps.62.194703
    [15] 李帅, 张阿漫. 上浮气泡在壁面处的弹跳特性研究. 物理学报, 2014, 63(5): 054705. doi: 10.7498/aps.63.054705
    [16] 蒋 丹, 李松晶, 包 钢. 采用遗传算法对压力脉动过程中气泡模型参数的辨识. 物理学报, 2008, 57(8): 5072-5080. doi: 10.7498/aps.57.5072
    [17] 张陶然, 莫润阳, 胡静, 陈时, 王成会, 郭建中. 弹性介质包围的球形液体腔中气泡和粒子的相互作用. 物理学报, 2020, 69(23): 234301. doi: 10.7498/aps.69.20200764
    [18] 梁善勇, 王江安, 宗思光, 吴荣华, 马治国, 王晓宇, 王乐东. 基于多重散射强度和偏振特征的舰船尾流气泡激光探测方法. 物理学报, 2013, 62(6): 060704. doi: 10.7498/aps.62.060704
    [19] 倪宝玉, 李帅, 张阿漫. 气泡在自由液面破碎后的射流断裂现象研究. 物理学报, 2013, 62(12): 124704. doi: 10.7498/aps.62.124704
    [20] 史冬岩, 王志凯, 张阿漫. 相同尺度下气泡与复杂壁面的耦合特性研究. 物理学报, 2014, 63(17): 174701. doi: 10.7498/aps.63.174701
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  4185
  • PDF下载量:  543
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-11
  • 修回日期:  2012-06-15
  • 刊出日期:  2012-11-05

基于边界元法的气泡同波浪相互作用研究

  • 1. 哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 哈尔滨 150001
    基金项目: 

    国家自然科学基金 (批准号: 50939002, 51222904)、 国家安全重大基础研究项目子专题(批准号: 613157020102)、 国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金资助项目(批准号: 10976008)、 第十二届霍英东教育基金(批准号: 121073)和新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET100054)资助的课题.

摘要: 为研究水下爆炸气泡同波浪的相互作用, 本文引入数值与解析相结合的方法来考虑远场对气泡的影响, 并解决了开域自由面在边界积分中的奇异性问题. 然后通过将流场速度势分解为波浪入射势和气泡扰动势, 研究了波浪对近自由面气泡的动态特性的影响, 并对不同特征参数的波浪下水下爆炸气泡进行模拟, 分析了波长和初始相位角对气泡动态特性的影响. 通过对结果的分析发现: 对于气泡自身形态, 在收缩阶段波浪的存在会使气泡上半部分以及自由面诱导射流产生偏移; 而对与水冢形态, 除了会产生偏移, 水冢高度和宽度也会受到明显的影响. 这种影响程度随初始相位角周期性变化, 而在本文所研究的波长范围内, 随波长的增加递减.

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回