分支元件结构与湍流场规律仿真研究

摘要

管路系统船舶的重要组成部分，包括了许多主管和管道支路等，是连接各系统的重要桥梁。实际测得管系引起的噪声是整船噪声源辐射的一个重要贡献，因此，有效地降低管系噪声对船舶结构优化具有重要的意义。
　　 本文依托FLUENT软件与大涡模拟技术，对直管道有源流场、两分支管无源流场、三分支管无源流场进行了计算分析，并建立了流场中出现的湍流涡对并现象的数学模型。
　　 在FLUENT平台里，分别汁算了以上算例。直管道有源时，将产生涡流，分别采用k-ε和RSM两种模型进行稳态的验证性计算；两分支管从30°到90°，每隔5°为一次算例。三分支管包括同侧和异侧，两分支管间距从1d到8d，每1d为一次算例。分别从速度场、涡量场、脉动压力级三个角度分析结果，对比各算例。
　　 结果表明，两分支管支管夹角在50°到70°之间时，其流场基本物理参数最理想，这时的结构配置在管路设计时优先考虑。三分支管当中，两支管异侧时，两支管间距为2d时，其流场各物理参数最理想，选择管路时，2d间距在管路系统设计时优先考虑；两支管同侧时，支管对管路中的扰动源具有放大的作用。
　　 在计算中，出现了拟序列与涡对并。由于拟序涡和非湍流区之间存在很大的涡量梯度，在那里可以发生强烈的涡扩散，从而使非湍流流体很快融合到湍流大涡中并参与到以后的湍流发展过程中。