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摘要
Contents
图表目录
主要符号表
1 绪论
1.1 选题的科学意义
1.2 爆炸气泡的运动现象和特征
1.2.1 气泡的脉动特征
1.2.2 气泡的浮力和能量耗散
1.2.3 气泡的非球形和射流特征
1.3 气泡动力问题的理论与实验研究
1.3.1 理论研究
1.3.2 实验观测
1.4 气泡动力问题的数值研究
1.4.1 域方法
1.4.2 边界积分法
1.5 本文的主要工作
2 气泡运动的数值计算模型
2.1 气泡动力学模型的建立
2.1.1 控制方程与边界条件
2.1.2 状态方程和运动方程
2.1.3 边界条件的无因次化
2.2 控制方程的离散和求解
2.2.1 控制方程的积分表达式
2.2.2 网格构造和形函数的选取
2.2.3 单元法向和Jacobian函数的计算
2.2.4 积分方程的离散
2.2.5 核函数的计算
2.3 离散表面的数值求解问题
2.3.1 节点速度和法向矢量的求解
2.3.2 光顺算法的讨论
2.3.3 弹性网格算法
2.3.4 时间步的推进
2.3.5 多连通区域处理
2.4 数值计算流程
2.5 小结
3 数值模型和算法的验证
3.1 与普通气泡的对比
3.2 与Rayleigh气泡模型的对比
3.3 重力场中气泡的运动对比
3.4 方板上方气泡的运动对比
3.5 圆柱周围气泡的运动对比
3.6 电火花气泡的运动对比
3.7 与轴对称模型对比
3.8 压力场的对比
3.9 小结
4 单个气泡与自由液面的大变形运动研究
4.1 非封闭网格中的系数阵对角元处理
4.2 液面网格的构造
4.3 物理参量的计算
4.4 气泡和自由液面的大变形运动研究
4.4.1 算例1:较大自由液面和气泡间距
4.4.2 算例2:较小自由液面和气泡间距
4.4.3 算例3:浮力参量为δ=0.7
4.4.4 算例4:浮力参量为δ=0.8
4.4.5 算例5:气泡在浅水中的运动(ζ=1.0)
4.4.6 算例6:气泡在浅水中的运动(ζ=0.7)
4.5 小结
5 多个气泡相互作用的运动研究
5.1 距离参量对两气泡运动的影响
5.2 重力作用对两气泡运动的影响
5.3 初始半径对两气泡运动的影响
5.4 初始位置对两气泡运动的影响
5.5 三个非球形气泡的相互作用
5.6 小结
6 气泡在固定结构物周围的运动研究
6.1 流固耦合数值算法
6.2 弱奇异积分的改进
6.3 气泡在平板周围的演化
6.3.1 无重力作用下单个气泡在平板上方的演化
6.3.2 初始位置对气泡演变的影响
6.3.3 重力作用下气泡演变
6.4 气泡在半限制性空间的演化
6.4.1 无重力作用下两平行平板之间气泡演变
6.4.2 重力作用下两平行平板之间气泡演变
6.4.3 多个气泡在两平行平板之间气泡演变
6.5 气泡在曲壁面周围的演化
6.6 小结
7 气泡在运动刚体和变形体周围运动的研究
7.1 气泡和三维运动刚体相互作用
7.1.1 六自由度运动方程求解
7.2 气泡和三维变形体的耦合运动
7.2.1 三维结构动力学方程的探讨
7.2.2 刚度和质量矩阵的组合及本构方程求解
7.3 气泡和运动刚体的数值模拟结果
7.4 气泡和细长变形体的数值模拟结果
7.5 小结
8 结论与展望
参考文献
附录A RKF方法求解Rayleigh-Plesset方程
附录B 旋转坐标系的变换
创新点摘要
博士阶段参与的科研项目
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介