过渡型艇微气泡减阻喷缝尺度影响数值计算
第ｌ５卷第６期 ２０１１年６月 船舶力学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｉｐ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｖｏｌ＿１５ Ｎｏ。６ Ｊｕｎ．２０１１
Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ：１００７—７２９４（２０１ １）０６—０５９２—０６
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｌｏｔ Ｓｉｚｅ ｏｆ
Ａｉｒ Ｉｎｊ ｅｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ｂｕｂｂｌｅｓ Ｄｒａｇ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
ｆ０ｒ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ Ｃｒａｆｔ
ＷＡＮＧ Ｊｉａ－ｍｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｌｉｎｇ ｆＳｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ ａｒｏｕｎｄ ａ ｆｉｎｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｗｉｔｈ ｓｔｅｐ ｆ０ｒ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ａｉｒ ｉｓ ｆｉｇｕｒｅｄ ｏｕｔ ｎｕ— ｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｇｌｅｃｔｉｎｇ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｆｒｅｅ－ｓｕｒｆａｃｅ．Ｔｈｅ ｄｒａｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏ ｂｕｂｂｌｅ ａｒｅ ｇｏｔ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｉｒ ｉｅｔ ｓｌｏｔ ｓｉｚｅ， Ｆｒ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ａｉｒ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ａｔ Ｃ ＝２５％ａｎｄ Ｆ＝０．９７３，ｔｈｅ ａｉｒ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ
ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｆ ｎｏｎ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｉｅｔ ｓｌｏｔ ｓｉｚｅ ｉｓ ０．１ １２．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆ－ ｅｒｅｎｅｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｉｒ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｌｏｔ ｏｆ Ｈｉｇｈ－Ｓｐｅｅｄ Ａｉｒ Ｃａｖｉｔｙ Ｃｒａｆｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｃｒａｆｔ；ｓｔｅｐ ｓｔｅｐ；ｍｉｃｒｏ－ｂｕｂｂｌｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｊｅｔ ｓｌｏｔ ｓｉｚｅ； ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ＣＬＣ ｎｕｍｂｅｒ：Ｕ６６ １．３ １＋１ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ｃｏｄｅ：Ａ
１ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
Ｔｈｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｃｒａｆｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ｌｏｔｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ， ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｕＵ ｓｃａｌｅ ｓｈｉｐ ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ
ｍｉｃｒｏ—ｂｕｂｂｌｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｓｕｃｈ ａｓ ｂｕｂｂｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｂｕｂｂｌｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ，ｍａｉｎ ｆｌｏｗ ｖｅ— ｌ０ｃｉｔｖ。ａｉｒ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ａｎｄ ｉｅｔ ｆｏｒｍ ｅｔｃ．Ｓｏｍｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｓ ｂｕｂｂｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ
ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｒｅ ａｉｒ ｉｎｉｅｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓ—
ｓｕｒｅ ｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ Ｒｅ（Ｒｅｙｎｏｌｄｓ ｎｕｍｂｅｒ），ｂｕｂｂｌｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｈａｓ ｓｉｇ— ｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｔｅ ｉｎ ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒａｇ ｒｅ— ｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｃａｎ ｇｅｔ ｕｐ ｔｏ ２２％．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｈｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｃａｕｓｅｄ
ｂｙ ｊｅｔ ｂｏｔｈ ｆｒｏｍ ｂｏｗ ａｎｄ ｍｉｄｄｌｅ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｊｅｔ ｆｒｏｍ ｂｏｗ ｏｎｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｄｒａｇ ｒｅ— ｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｃａｎ ｇｅｔ ｕｐ ｔｏ ３２．８％．Ｔｈｅ ｐｕｂｌｉｃ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ａ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ Ｏｉｌ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｍｉｃｒｏ ｂｕｂｂｌｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｂｕｂｂｌｅ ｖｏｌｕｍｅ ｄｅｎｓｉｔｙ，ｍａｉｎ ｆｌｏｗ
ｖｅｌｏｃｉｔｙ．ａｉｒ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ａｎｄ ｇｒａｖｉｔｙ．Ｂｕｔ ｔｈｅｙ ａｌｓｏ ｈａｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｉｒ ｉｎｉｅｃｔｉｏｎ ｈｏｌｅ ｓｌｏｔ ｓｉｚｅ，ａｎｄ ａｉｒ ｂｕｂｂｌｅ ｓｉｚｅ，ｅｔｃ．
Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｄａｔｅ：２０１０—１０－１５ Ｒｅｖｉｓｅｄ ｄａｔｅ：２０ｌ １－０４—２９ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｔｅｍ：Ｓｕｐｐｏｓｅｄ ｂｙ‘Ｔｙｐｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ａｉｒ Ｂｕｂｂｌｅ Ｓｈｉｐ’ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ ８６３ ｐｒｏｊｅｃｔ（２００２ＡＡ３３５０５０）， ａｎｄ‘Ｔｈｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏ１３ Ｄｒａｇ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ Ｌｅａｄｉｎｇ Ｅｄｇｅ Ｈｏｌｅｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏ－ｂｕｂｂｌｅ’ｏｔ ＮＳＦＣ （１０９７２１６７） Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＷＡＮＧ Ｊｉａ—ｍｅｉ（１９５１－），ｆｅｍａｌｅ，ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，ｍａｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｒｅａ：ｉｎｄｕｓｔ￣ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｈｙｄｒｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ， Ｅ—ｍａｉｌ：ｆｌｕｉｄｊｍｗａｎｇ＠ｗｈｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．
第６期 ＷＡＮＧ Ｊｉａ—ｍｅｉ ｅｔ ａｈ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ・・ ５９３
２ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ
２．１ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｉＳ ａ ｆｉｎｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｃｒａｆｔ．Ｔｈｅ ｓｃａｌｅ ｒａｔｉｏ ｉＳ
１：１ ３．Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ａｓ ｆｏｌｌｏｘ￣ｒｓ：ｗａｔｅｒｌｉｎｅ Ｌ ｉｓ ２．６９２ｍ，ｈａｌｆ—ｂｒｅａｄｔｈ Ｂ ｉｓ
０．２３８ｍ ａｎｄ ｄｅｐｔｈ Ｔ ｉｓ ０．０９２ｍ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｍｏｄ—
ｅｌ ｔｅｓｔｉｎｇ，ｔｈｅ ａｉｒ ｊｅｔ ｓｌｏｔ ｉｓ ａｒｒａｎｇｅｄ ａｔ ｔｈｅ ７ｔｈ ｓｅｃｔｉｏｎ，０．３ Ｌ ａｗａｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｂｏｗ ａｓ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｏｆ ｓｔｅｐ，ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｓｔｅｐ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｉｎ Ｆｉｇ．１ ａｎｄ ｃｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｕｐ ４ｍｍ ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ．
Ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｄｏｍａｉｎ ｉｓ ４Ｌ ｘ ｌＬ，ｇｉｖｅｎ ｉｎ Ｆｉｇ．２．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｉｓ ｄｒａｗｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｕｂ—ｂｌｏｃｋ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈｅｘａｈｅｄｒｏｎ ｇｒｉｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｏｍａｉｎ．
Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｉｓ ｓｕｐｐｏｓｅｄ ｔｏ ｂｅ ｆｌｏａｔｉｎｇ ａｎｄ ｎｏ ｄｒｉｆｔ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｆｒｅｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｉＳ ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｖｉｓｃｏｕｓ ｆｌｏｗ ｉＳ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ｏｎｌｙ．
Ｆｉｇ．１ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｃｒａｆｔ） Ｆｉｇ．２ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｄｏｍａｉｎ ：ｗａｔｅｒｌｉｎｅ）
２．２ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ
２．２．１ Ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｅｑｕａｔｉｏｎ Ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｍｏｍｅｎｔｕｍ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ
（ｍｉｃｒｏ ｂｕｂｂｌｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ）ａｒｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｈｏｗｎ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：
＋ ． （ＪＤ ０
ｗｈｅｒｅ Ｐｒｏ＝ ６Ｐ ｂ＋ Ｐ ａｎｄ ＝（ ６ｐｂ ６＋ ，， ）／ｐ ａｒｅ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ａＶｅｒａｇｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ。ｆ ｔｈｅ
ｍｉｘｅｄ ｆｌｕｉｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． ａｎｄ ａｒｅ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ａｉｒ ｂｕｂｂｌｅ．Ｔｈｅ ｓｕｂ—
ｓｃｒｉｐｔｓ ｂ。Ｗ ａｎｄ，ｎ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅ ａｉｒ ｂｕｂｂｌｅ，ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｍｉｘｅｄ ｆｌｕｉｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
０（ｐ Ｊ ＋ ・
＋ ． （ｐ Ｖ ｍＶ ）＝一 ｐ＋ ・ ＋
』 ÷ ÷ ÷ ÷ ＼ ｌＴｂＰｂＶ０，６ ＋ＹｗＰ Ｙｄ， Ｖｄ， ／
ｗｈｅｒｅ ６ ６＋ ｉｓ ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｍｉｘｅｄ ｆｌｕｉｄ． ｄ， ＝ 一 ａｎｄ ｄ，６＝Ｙ ｂ一 ａｒｅ
ｔｈｅ ｄｒｉｆｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ａｉｒ ｂｕｂｂｌｅ；Ｐ ｉｓ ｔｈｅ：ｐｒｅｓｓｕｒｅ．
＋ 。（ ｐ ， ）＝一 ’（ ｐ ｖ ）
Ｔｈｅ ｓｌｉｐｐｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ａｉｒ ｂｕｂｂｌｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｐｈａｓｅｓ；ｔｈｅ
ｒｅｌａｔｉｖｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ａｉｒ ｂｕｂｂｌｅ ｉｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ａｓ ｓｌｉｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙ．
过渡段对连续弯道水流影响的数值模拟
过渡段对连续弯道水流影响的数值模拟
胡旭跃;张青松;马利军
【期刊名称】《水科学进展》
【年(卷),期】2011(22)6
【摘 要】通过分析不同长度的过渡段对连接连续弯曲河道后弯水流的影响,探讨航道整治工程设计中过渡段长度的确定依据。在模型试验资料验证的基础上,采用RNG k-ε湍流模型和VOF方法处理自由水面的水气两相流数学模型,对连续弯道水流进行模拟计算。对比不同过渡段长度条件下后弯水流特征的变化情况,发现增加过渡段长度可以减弱前弯对后弯水流的影响。当相对过渡段长度大于一定数值后,后弯的特征水流情况保持稳定,增加过渡段长度所引起的减弱前弯水流对后弯水流影响的效应基本丧失。以后弯水流条件趋于稳定为特征定义临界过渡段长度,可作为航道尺度设计中过渡段长度取值的计算基础。
【总页数】8页(P851-858)
【关键词】连续弯道;模型试验;数值模拟;水流条件;过渡段长度
【作 者】胡旭跃;张青松;马利军
【作者单位】长沙理工大学水利工程学院;湖南省水沙科学与水灾害防治重点实验室;映秀湾水力发电总厂
【正文语种】中 文
【中图分类】TV122
【相关文献】 1.论无压流到有压流过渡段水流三维数值模拟 [J], 梁小青;邢述彦
2.天然连续弯道中水流运动的三维数值模拟 [J], 吕岁菊;冯民权;李春光
3.黄河沙坡头连续弯道水流运动三维数值模拟 [J], 景何仿;李春光;吕岁菊;周炳伟
4.连续弯道水流运动的三维数值模拟 [J], 杨燕华;白玉川
5.连续急流弯道水流泥沙的数值模拟 [J], 王双明;杨红;潘光在
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
波浪中气泡运动的数值模拟
波浪中气泡运动的数值模拟
刘二平;付英杰;郝刘仓;苏浩;李建东
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2012(034)005
【摘 要】通过推板造波方法,应用FLUENT动网格技术(Dynamic Mesh)及UDF( User-defined function)建立数值波浪,从而构建数值水槽.对建立的数值波浪与气泡运动方程耦合求解,分析气泡在波浪中的变形与运动.结果表明,波浪中气泡相对静水中更容易保持稳定的球形,且不易发生聚合.这将为舰船尾流中气泡运动研究提供有价值的参考.
【总页数】5页(P36-40)
【作 者】刘二平;付英杰;郝刘仓;苏浩;李建东
【作者单位】中国人民解放军海军驻保定地区航空军事代表室,河北保定071000;中国船舶重工集团公司第七一八研究所,河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所,河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所,河北邯郸056027;天津大学机械工程学院,天津300072
【正文语种】中 文
【中图分类】O35
【相关文献】
1.悬浮流中浮升气泡运动的数值模拟 [J], 彭小奇;陈思超;宋彦坡;刘涛
2.镁熔液中氢气泡运动特性的数值模拟 [J], 侍海东;许四祥;张炳刚;徐起兵 3.不同底坡有流流场中单个气泡运动的三维数值模拟 [J], 李霞;吴锤结;孙芦忠
4.排水量型船舶在波浪中阻力和运动数值模拟 [J], 王炳亮
5.波浪形微通道中液体混合特性的数值模拟 [J], 周东健;秦利涛;岳金彩;郑世清
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
喉部结构不对称的微喷管数值计算
第30卷 第1期 广东海洋大学学报 Vol.30 No.1
2010年2月 Journal of Guangdong Ocean University Feb. 2010
收稿日期：2009-09-10 第一作者：童军杰（1976－），男，博士研究生，研究方向为能源系统与传热。E-mail: tongjj@ 喉部结构不对称的微喷管数值计算
童军杰1, 2 ，谢爱霞1 ，岑继文2
（1. 广东海洋大学工程学院 广东 湛江 524006；2. 中国科学院广州能源研究所微能源系统实验室，广东 广州 510640）
摘 要：以FLUENT6.1软件为工具，利用湍流k-ε模型，求解二维稳态可压缩N-S方程，模拟了微喷管内的超音
速流动，分析了喷管喉部结构不对称对喷管流场与喷管出口推力的影响。这种喉部结构不对称由于喉部上下顶点在
x方向上偏离一定距离所造成。数值计算结果表明，喷管喉部上下顶点在流体流动方向的不对称，将导致喷管内部
流体流场不平衡性，诱导喷管内部产生康达效应，使得喷管出口的x方向推力减小，y方向产生了多余的推力。
关键词：数值计算；不对称；推力；微喷管
中图分类号：V430 文献标志码：A 文章编号：1673-9159（2010）01-0081-07 Numerical Simulation of Micro Nozzle from Asymmetrical
Structure of Throat
TONG Jun-jie1, 2，XIE Ai-xia1，CEN Ji-wen2
( 1. Guangdong Ocean University of Technology, Zhanjiang 524006,China; 2. Micro Energy System
Laboratory, Guangzhou Institute of Energy Conversion, Guangzhou 510640, China )
B.H.型气泡高速艇规则波中纵向运动试验研究
B.H.型气泡高速艇规则波中纵向运动试验研究
欧勇鹏;董文才;许勇
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2010(051)003
【摘 要】在高速拖曳水池里开展了B.H.型气泡高速艇静水阻力及规则波纵向运动模型试验,研究了气流量、航速、波长、波高等因素变化对B.H.艇波浪中阻力、垂荡、纵摇、垂向运动加速度的影响.探讨了波高变化对饱和气流量的影响.研究结果表明:静水中B.H.艇相对减阻率可达36.25%,绝对减阻率可达20.79%,迎浪规则波中相对减阻率可达32.3%,与静水减阻效果基本相当,波长变化对减阻率的影响甚微.气层并未导致纵向运动性能的恶化,相反在一定航速与波长范围内,艇底气层能改善垂荡与纵摇运动;饱和气流量下,阻力、垂荡、纵摇及重心垂向运动加速度随波高呈非线性变化,航速增大非线性增强,波长增加非线性降低;波浪中饱和气流量随波高呈非线性变化.
【总页数】10页(P1-10)
【作 者】欧勇鹏;董文才;许勇
【作者单位】海军工程大学船舶与海洋工程系,武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,武汉430033;海军工程大学船舶与海洋工程系,武汉430033
【正文语种】中 文
【中图分类】U631.1
【相关文献】 1.深V型艇系列模型纵向运动试验研究 [J], 姚朝帮;董文才;许勇;岳国强
2.B.H.型气泡滑行艇阻力模型试验研究 [J], 董文才;欧勇鹏;郭日修
3.气泡高速艇波浪中阻力及纵向运动模型试验研究（英文） [J], 董文才; 欧勇鹏
4.气泡高速艇波浪中阻力及纵向运动模型试验研究 [J], 董文才; 欧勇鹏
5.高速滑行艇在规则波中的纵向运动数值研究 [J], 王硕;苏玉民;庞永杰;刘焕兴
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
基于大涡模拟的槽道微气泡减阻数值模拟
第４０卷第６期 ２０１１年１２月 船海工程 ＳＨＩＰ＆０ＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．６ Ｄｅｅ．２０１ｌ
ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７９５３．２０１１．０６．０３０
基于大涡模拟的槽道微气泡减阻数值模拟
陈显文，孙江龙 （华中科技大学船舶与海洋工程学院，武汉４３００７４）
摘要：以大涡模拟和ｍｉｘｔｕｒｅ两相流模型计算微气泡对湍流边界层的影响，以达到减小湍流边界层阻力 的目的。数值模拟中，在同一水流速度和不同气泡喷射速度下，阻力随着气泡的喷射速度的增加而得到很大 的减小，但当气泡量达到饱和时，减阻效果下降。数值模拟结果表明，在湍流边界层中注入微气泡是一种有效 的减阻方式。 关键词：大涡模拟；微气泡；槽道；减阻 中图分类号：Ｕ６６３．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－７９５３（２０１１）０６－０１１４＿ｏ４
湍流研究的最终目的是预测和控制湍流。然
而对于复杂的湍流，解析方法几乎无能为力，特别 是对于不规则的湍流样本流动，试验测量和数值 模拟是研究湍流的必要手段。槽道流动…是典
型的近壁剪切流动，具有非常丰富复杂的流动结
构，对槽道湍流的研究，有助于深入理解工程中遇
到的流动问题的本质。目前已经建立了大量的槽 道湍流流动试验测量 ２ 和直接数值模拟＿３
（ＤＮＳ）数据库，为研究近壁湍流流动和检验新的
数值方法提供了良好的条件。微气泡减阻 是 通过将气泡喷射到边界层里形成微气泡的减阻技
术。这项技术能够有效减阻，在船舶水动力方面
具有极大的应用价值。微气泡的射人能够有效地 减小所在区域的液体粘性，而且可以改变近壁区
域的湍流结构，从而达到减小壁面阻力的作用。
近年来，随着计算机水平的不断提高，人们提出了 新的湍流数值模拟，其中包括直接数值模拟和大涡
模拟。本文将采用湍流大涡模拟方法对槽道湍流 进行研究。
１ 大涡模拟
大涡模拟是由气象学家ｓａｍｇｏｒｉｎｓｋｙ１９６３年
提高气泡船减阻率的技术措施
第３４卷第１０期 ２０１２年１０月 舰船科学技术 ＳＨＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ Ｖｏ１．３４．ＮＯ．１０ Ｏｃｔ．，２０１２
提高气泡船减阻率的技术措施
邹存伟 ，刘世伟 ，张玲
（１．中国舰船研究设计中心，湖北武汉４３００６４；２．武汉交通职业学院，湖北武汉４３００６５：
３．中航工业特种飞行器研究所，湖北荆门４４８０００）
摘 要： 通过对高速艇艇底不同位置加设纵向防逸条，来控制气泡沿船体横向的逸出，增大艇底气泡的体积
浓度，提高气泡船的减阻效果。考虑船体横剖面形状对气泡逸出的影响，特别是纵剖线形状的影响，又对优化后的新 船型进行了气泡减阻计算。通过对计算结果的比较分析，寻求控制气泡逃逸的最佳技术措施。 关键词： 高速艇；微气泡减阻；防逸条；气泡选出 中图分类号： Ｕ６６１．３１ １ 文献标识码： Ａ
文章编号： １６７２—７６４９（２０ｌ２）１０—００２４—０７ ｄｏｉ：ｉ０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１２．１０．００５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｃｒａｆｔ
ＺＯＵ Ｃｕｎ。ｗｅｉ ，ＬＩＵ Ｓｈｉ—ｗｅｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｌｉｎｇ
（１．Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｗｕｈａｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００６５，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｈｉｎａ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｓｔ￣Ｇｅｎｅｒａｌ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｊｉｎｇｍｅｎ ４４８０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｃｒａｆｔ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅ８ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ａｉｒ ｂｕｂｂｌｅｓ ｔｏ ｅｓｃａｐｅ ｂａｒｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｆｉｘｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｔｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｃｒａｆｔ’Ｓ ｂｏｔｔｏｍ ｔｏ ａｖｏｉｄ ａｉｒ ｂｕｂｂｌｅｓ ｅｓｃａｐｉｎｇ ｆｒｏｍ ｂｏｔｈ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｉｒ ｂｕｂｂｌｅｓ．
二维近似船底模型微气泡减阻数值模拟
第２８卷，总第１６４期 ２０１０年１１月，第６期 《节能技术》 ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．２８，Ｓｕｍ．Ｎｏ．１６４
Ｎｏｖ．２０１０，Ｎｏ．６
维近似船底模型微气泡减阻数值模拟
曹慧哲 ，蔡伟华 ，朱蒙生 ，高杰强 ，李彪
（１．哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨１５００９０；
２．哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）
摘要：在船舶节能方式中，微气泡减阻越来越受到人们的青睐，船舶微气泡减阻的研究是一
项非常复杂的课题，影响船舶微气泡减阻的因素也很多。本文试图从二维近似船底模型入手，模拟
分析空隙率、主流速度、喷气速度、气泡直径和喷入角度对减阻率的影响。结果表明空隙率是影响
减阻率的重要因素，喷入微气泡能够达到减阻效果，最大减幅可达８５％左右。
关键词：微气泡减阻；船底模型；空隙率
中图分类号：Ｕ６６１．７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—６３３９（２０１０）０６—０４８３—０６
Ｔｈｅ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｃｒｏ——ｂｕｂｂｌｅｓ Ｄｒａｇ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ
Ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ Ｔｗｏ——ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ Ｓｈｉｐ Ｍｏｄｅｌ
ＣＡ０ Ｈｕｉ～ｚｈｅ ，ＣＡＩ Ｗｅｉ—ｈｕａ ，ＺＨＵ Ｍｅｎｇ—ｓｈｅｎｇ ，ＧＡ０ Ｊｉｅ—ｑｉａｎｇ ，ＬＩ Ｂｉａｏ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５００９０，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ）
气泡高速艇艇底气穴形态及减阻机理研究
第３４卷第１期 ２０１３年１月 哈尔 Ｊｏｕｒｎａｌ 滨工程大学学报 ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１３ 气泡高速艇艇底气穴形态及减阻机理研究 欧勇鹏，董文才 （海军工程大学舰船工程系，武汉湖北４３００３３） 摘要：为了揭示高速艇气层作用下的艇底流场特性及气穴减阻机理，基于ＶＯＦ模型建立了气泡高速艇粘性兴波流场 数值计算模型，分析了气穴形态、艇底压力及艇体阻力的变化规律，初步分析了气穴减阻机理，计算结果得到了模型试验 的验证．研究结果表明：向艇底饱和喷气可形成稳定的大气穴，气穴厚度沿艇长方向逐渐减小；航速较低时气体从气腔中 部的舷侧溢出，航速增加气穴向后延伸至艇尾，从气腔尾部两侧离开艇体；未喷气时，在气腔首部形成一个局部负压区； 饱和喷气后，气穴内部变为等压腔体；气穴主要通过减少湿表面积降低摩擦阻力，对剩余阻力的影响不大． 关键词：气泡高速艇；艇底压力；粘性兴波流场；人造气腔；ＶＯＦ模型；气穴形态；减阻机理 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７０４３．２０１２０４０６６ ’ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．Ｕ．２０１２１２２６．１６３０．００３．ｈｔｍｌ 中图分类号：Ｕ６３１．１文献标识码：Ａ文章编号：１００６－７０４３（２０１３）Ｏ１－００５１－０７ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｃｒａｆｔ ｆｏｒｍ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ＯＵ Ｙｏｎｇｐｅｎｇ，ＤＯＮＧ Ｗｅｎｃａｉ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｈｉｐ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ａｎ ｅｆｆｏｒｔ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ａｎｄ ｒｅｖｅａｌ ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｕｓ ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｎ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ａｎｄ ｉｔｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ａ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｖｉｓｃｏｕｓ ｗａｖｅ－ｍａｋｉｎｇ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ— ｓｐｅｅｄ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｃｒａｆｔ ｗａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ａ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｆｌｕｉｄ（ＶＯＦ）ｍｕｈｉｐｈａｓｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｓｈａｐｅｓ，ｂｏｔｔｏｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｌｌ ｄｒａｇ ａｔ ｚｅｒｏ ａｎｄ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ａｉｒ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｗａｓ ｉｎｉｔｉａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｅｒｅ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉ— ｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ ｆｉｎｄｉｎｇｓ．Ｔｈｅ ｆｉｎｄｉｎｇｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ａ ｂｉｇ ａｎｄ ｓｔｅａｄｙ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ａｉｒ ｉｎｔｏ ａｒｔｉｆｉ— ｃｉａｌ ｈｏｌｌｏｗ ｕｎｔｉｌ ｔｈｅ ａｉｒ ｉｓ ｓａｔｕｒａｔｅｄ，ａｌｌｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｈｏｌｌｏｗ ｈｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｅｒｎ． Ａｓ ｔｈｅ ｈｕｌｌ ｍｏｖｅｓ ａｔ ａ ｌｏｗ ｓｐｅｅｄ，ａｉｒ ｌｅａｋｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｌｌｏｗ ｍｉｄ ａｎｄ ａｓ ｔｈｅ ｈｕｌｌ ｓｐｅｅｄｓ ｕｐ，ｔｈｅ ａｉｒ－ ｃａｖｉｔｙ ｅｘｔｅｎｄｓ ｂａｃｋｗａｒｄ ｔｏ ｓｔｅｒｎ ａｎｄ ｌｅａｖｅｓ ｔｈｅ ｈｕｌｌ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｈｏｌｌｏｗ ｅｎｄ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｈｏｌｌｏｗ ｈｅａｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｔｏ ａ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｌｅｖｅｌ ｉｆ ａｉｒ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｉｓ ｚｅｒｏ，ｂｕｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｔｏ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｖａｌｕｅ ｉｆ ａｉｒ ｆｌｏｗ ｉｓ ｓａｔｕ－ ｒａｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｉｓ ｉｎ ａｎ ｉｓｏｔｏｎｉｃ ｂｏｄｙ．Ａｓ ｔｈｅ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｐｒｉｍａｒｉｌｙ ｒｅｄｕｃｅｓ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｂｙ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｗｅｔ ａｒｅａｓ，ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｃｒａｆｔ；ｂｏｔｔｏｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｖｉｓｃｏｕｓ ｗａｖｅ—ｍａｋｉｎｇ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｃａｖｉｔｙ；ＶＯＦ ｍｏｄｅｌ；ａｉｒ ｃａｖｉｔｙ ｆｏｒｍ；ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ 在高速艇艇底喷气，静水中可减少阻力２０％～ ３０％ ，波浪中的减阻效果有所降低，一般通过设 置艇底人造气腔提高气层的稳定性，但会导致不喷 气时的阻力增加．深入了解气泡高速艇气一液粘性 流场的特性有利于提高人造气腔构型设计的有效 收稿日期：２０１２－０４－２７． 网络出版时间：２０１２—１２－２６ １６：３０：１９ 基金项目：全国优秀博士学位论文作者专项基金资助项目（２００５５１） 作者简介：欧勇鹏（１９８２一），男，博士研究生； 董文才（１９６７一），男，教授，博士生导师． 通信作者：董文才，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｉｇｏｎｇｄｗｅ＠１２６．ｃｏｒｎ． 性．然而，气泡高速艇存在首部喷溅、兴波和艇底气 层等多个气液分界面，试图通过试验进行流场分析 的难度较大，目前主要通过数值计算的方法进行研 究．Ｂｕｔｏｚｏｖ采用基于势流理论的线性方法对断阶后 的气穴进行计算 ；Ｊｉｎ—Ｋｅｕｎ Ｃｈｏｉ利用边界元法计 算了断阶平板下气层的非定常运动形式 ；Ｄ．Ｋｉｍ 等人采用直接数值模拟（ＤＮＳ）的方法研究了断阶后 方的气一液流动形态 ；美国的Ｋｏｎｓｔａｎｔｉｎ Ｉ．Ｍａｔｖｅｅｖ
气泡减阻技术研究进展
第４０卷第６期 ２０１１年１２月 船海工程 ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１１
ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７９５３．２０１１．０６．０２９
气泡减阻技术研究进展
王丽艳 ，郝思文 （１．中国船舶科学研究中心，江苏无锡２１４０８２；２．中船澄西船舶修造有限公司产品研发部，江苏江阴２１４４３３）
摘要：总结气泡减阻技术研究的发展历程，介绍微气泡减阻和大气泡减阻技术研究进展，介绍气泡减阻 技术的实船应用情况，指出存在的问题和重点技术研究方向。 关键词：减阻；微气泡；大气泡；滑行艇 中图分类号：Ｕ６６３．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－７９５３（２０１１）０６－０１０９－０５
高速气泡船（艇）是一种发展中的新颖高效船 型＿ｌ Ｊ，是将气体引入船底，在船底表面形成气泡腔，
从而降低流体粘性系数、改变船底流动模式以减少
船舶的总阻力。微气泡减阻是通过某种方式在船
底形成一层薄的微气泡．水的混合层，在某些未知
机制作用下减小船体阻力。大气泡减阻则利用空 化理论，在船底设计一个人造空腔，将气体通入空
腔中形成一个与水分离的大气泡，以达到减阻的目 的。 在１９世纪末就出现了利用空气薄层将船与
水隔离，降低摩擦阻力的设想。但直至上世纪６０ 年代才真正开始微气泡减阻的研究，１９７３年以
来，苏联、日本、中国、美国、法国、韩国等国家大力
开展了船舶气泡减阻技术的研究，并在苏联等少 数国家得到初步应用。在国内，武汉理工大学，海
军工程大学，中国船舶科学研究中心等单位在理
论研究及试验研究方面取得了一定的成果。
１ 微气泡减阻技术研究概况
微气泡减阻在冷战时期发展最快，主要集中 在苏联和美国，日本、中国、挪威等国家也相继投
入研究。起初对微气泡在平板和回转体上的应用
做了初步探索性的试验研究，后深人到低速平底 船上的应用。 １．１国外研究概况 １９３８年，苏联设计者Ｌ．Ｌａｐｓｈｉｎ在平底驳船
平板微气泡减阻预报及影响因素研究
４９卷增 总第１８３期） ２００８年ｌ０月 中 国 造 船 ＳＨＩＰＢＩⅢ．ＤＩＮＧ ＯＦ ＣＨⅡ Ａ Ｖｏ１．４９ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１８３） Ｏｃｔ．２ｏｏ８
文章编号：１ １３００．４８８２（２００８）Ｓ－００６６—００９
平板微气泡减阻预报及影响因素研究
郭 峰，欧勇鹏，董文才，毕 毅
（海军工程大学船舶与动力学院，武汉４３００３３）
摘 要
假定气一液两相流均匀混合，且微气泡在水流中存在滑移，运用流体计算软件Ｆｌｕｅｎｔ中的混合多相流模 型对平板微气泡减阻过程进行数值模拟，研究了微气泡流的减阻机理及喷气速度与主流速度之比、微气泡大
小、空隙率分布等对水中运动平板减阻效果的影响规律，并指出微气泡减阻率为喷气速度与主流速度之比的
非线性对数函数，且存在相对饱和喷气速度，同时建立了一个平板微气泡减阻率大小的预报模型，并从理论 上对减阻效果进行了预报。
关 键 词：微气泡；空隙率；数值模拟；平板；减阻 中图分类号：Ｕ６６１．３ 文献标识码：Ａ
１ 引言
国内外对微气泡减阻技术的研究由来已久，尤其是近４０年来，许多学者对该项技术进行了大量的 实验及理论研究，并给出了一系列的研究方法及结论，其中比较有代表性的研究有：美国Ｍａｄａｖａｎ等 人采用ＬＤＶ激光测速技术对微气泡影响后的平板边界层内流体流速变化的研究【ｌ司以及Ｇｕｉｎ等人在水
槽中利用气泡空隙率采样器对模型附近气泡空隙率的分布及其对减阻率大小影响的研究 等。目前学 术界在微气泡的减阻范围及影响规律上基本达成共识。文献［１＇５ 的研究表明：微气泡流能够有效降
低水中运动平板等的表面摩擦阻力，且当微气泡含量适中时，表面摩擦阻力最大下降可达８０％左右， 但鉴于气一液两相流运动的复杂性，目前学术界在微气泡减阻机理的阐述上存在较大争议，而已有的机
理研究也主要通过采用等效流体或者测量空隙率大小、分布等方法进行，这些方法对｝昆合流内部流态