低溫液氧晃動(dòng)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(dòng)現(xiàn)象　7
1.3　流體晃動(dòng)理論研究現(xiàn)狀　10
1.3.1　流體晃動(dòng)理論模型　10
1.3.2　模態(tài)分析　12
1.3.3　流體晃動(dòng)二維理論分析　13
1.3.4　流體晃動(dòng)三維理論分析　14
1.4　流體晃動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀　15
1.5　流體晃動(dòng)數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀　26
1.5.1　無網(wǎng)格計(jì)算方法　27
1.5.2　界面捕捉方法　28
1.5.3　SPH數(shù)值預(yù)測方法　29
1.5.4　湍流模型　30
1.5.5　其他數(shù)值計(jì)算方法　31
1.6　本書研究內(nèi)容　33
第2章　流體晃動(dòng)基本理論　37
2.1　流體晃動(dòng)響應(yīng)　37
2.1.1　流體晃動(dòng)等效力學(xué)模型　37
2.1.2　高階晃動(dòng)響應(yīng)　38
2.2　數(shù)學(xué)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(dòng)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(yùn)動(dòng)　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(dòng)　60
2.11　本章小結(jié)　61
第3章　流體晃動(dòng)數(shù)值模型構(gòu)建與驗(yàn)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(dòng)激勵(lì)設(shè)置　73
3.9　計(jì)算模型設(shè)置　73
3.10　數(shù)值計(jì)算　73
3.11　數(shù)值模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證　75
3.11.1　對照實(shí)驗(yàn)　75
3.11.2　湍流模型篩選　78
3.11.3　模型驗(yàn)證　81
3.12　數(shù)值模型影響參數(shù)優(yōu)化　82
12.1　時(shí)間步長　82
3.12.2　相變因子　88
3.13　網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證　92
3.14　本章小結(jié)　94
第4章　典型工況流體晃動(dòng)熱力耦合特性　95
4.1　研究對象　95
4.2　晃動(dòng)力學(xué)特性　96
4.2.1　晃動(dòng)力與晃動(dòng)力矩求解表達(dá)式　96
4.2.2　晃動(dòng)力與晃動(dòng)力矩參數(shù)變化　98
4.3　晃動(dòng)熱力學(xué)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(dòng)態(tài)波動(dòng)　115
4.4.1　氣液界面形狀變化　115
4.4.2　氣液界面波動(dòng)變化　117
4.5　本章小結(jié)　119
第5章　流體晃動(dòng)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(dòng)力學(xué)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(dòng)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(dòng)力學(xué)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(dòng)態(tài)波動(dòng)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(dòng)力學(xué)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(dòng)變化的影響　142
5.4　晃動(dòng)激勵(lì)振幅　150
5.4.1　晃動(dòng)激勵(lì)振幅對流體晃動(dòng)力學(xué)特性的影響　151
5.4.2　晃動(dòng)激勵(lì)振幅對流體壓力變化的影響　153
5.4.3　晃動(dòng)激勵(lì)振幅對氣液相分布的影響　157
5.4.4　晃動(dòng)激勵(lì)振幅對氣液界面形狀變化的影響　159
5.4.5　晃動(dòng)激勵(lì)振幅對氣液界面面積變化的影響　165
5.4.6　晃動(dòng)激勵(lì)振幅對氣液界面波動(dòng)變化的影響　168
5.5　本章小結(jié)　176
第6章　間歇晃動(dòng)激勵(lì)對流體晃動(dòng)熱力耦合特性的影響分析　178
6.1　間歇正弦晃動(dòng)激勵(lì)　178
6.2　典型間歇晃動(dòng)激勵(lì)工況晃動(dòng)熱力參數(shù)變化　180
6.2.1　流體晃動(dòng)力與晃動(dòng)力矩　180
6.2.2　氣液相壓力分布　182
6.2.3　氣液界面動(dòng)態(tài)波動(dòng)　188
6.2.4　流體熱分層與溫度分布　190
6.2.5　間歇晃動(dòng)激勵(lì)與連續(xù)晃動(dòng)激勵(lì)工況對比　198
6.3　不同間歇晃動(dòng)激勵(lì)形式　202
6.3.1　流體晃動(dòng)力與晃動(dòng)力矩　204
6.3.2　界面動(dòng)態(tài)波動(dòng)　206
6.3.3　流體壓力波動(dòng)　213
6.3.4　流體熱分層　221
6.3.5　流體溫度波動(dòng)變化　225
6.4　本章小結(jié)　231
第7章　結(jié)論與展望　234
7.1　所獲主要結(jié)論　235
7.2　研究工作展望　238
參考文獻(xiàn)　241
后記　260
后編記　261