绕回转体厚边界层的理论分析计算

摘要

物体周围粘性流场的研究一直是水动力学的主要研究领域.分析粘性流动问题可以估算和预报总阻力,预报流场压力、速度分布等信息,这些研究在实际工程中有重大的应用价值,因为这些信息与水动力噪声有关,与航行体的总阻力有关,在尾流场与螺旋桨的工作性能密切相关.本项工作是研究航行体三维边界层理论计算的一个组成部分,着重探讨厚边界层的理论计算模型和计算方法,为了简化暂时不考虑三维横向流动影响,以回转体的厚边界层计算来作为分析对象.文中,第二部分详细介绍了通过简化N-S方程而获得的边界层方程、回转体的层流边界层方程、薄湍流边界层方程和厚湍流边界层方程的基本理论.第三部分介绍了回转体薄边界层的主要算法:积分法和微分法.本文着重于积分方法的处理,编制了计算软件,完成数值实例计算.第四部分详细的推导了回转体厚边界层的理论计算公式,在薄湍流边界层计算的基础上,进一步开展了厚边界层的计算研究,编制了计算软件,完成了数值实例计算.本项工作的完成对水下回转体的总阻力分析和尾流场分析有重要的理论和计算参考价值,也是进一步开展三维边界层理论计算的基础之一.

目录

文摘

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1绪论

1.1边界层理论的历史与发展

1.2粘性流动数值计算的研究和发展概况

1.3本文的研究内容

2边界层理论

2.1PRANDTL边界层理论

2.2轴对称层流边界层方程

2.3轴对称薄湍流边界层方程

2.4轴对称厚湍流边界层方程

2.5小结

3二维及轴对称边界层算法

3.1二维湍流边界层算法

3.2动量积分方程解法

3.3CEBECI-SMITH微分法

3.4小结

4轴对称厚边界层计算

4.1公式推导

4.2模型及初始条件

4.3薄边界层计算及结果分析

4.4厚边界层计算及结果分析

4.5小结

5全文总结

致谢

参考文献

附录