楔形体入水砰击问题研究与流场结构演变的POD分析  被引量:6

Study of Rigid Wedge Entering Quiescent Fluid and Analysis of Flow Structure with POD

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作  者:佘文轩 周广利[1] 郭春雨[1] 孙守超 宋妙妍 吴铁成[1] SHE Wenxuan;ZHOU Guangli;GUO Chunyu;SUN Shouchao;SONG Miaoyan;WU Tiecheng(College of Shipbuilding Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China)

机构地区:[1]哈尔滨工程大学船舶工程学院

出  处:《中国造船》2019年第2期36-49,共14页Shipbuilding of China

基  金:国家自然科学基金项目(51209048,41176074,51409063);高技术船舶科研项目(G014613002);哈尔滨工程大学青年骨干教师支持计划项目(HEUCFQ1408)

摘  要:为了研究结构物入水砰击现象,以楔形体为研究对象,进行垂直入水砰击试验,采用时间分辨的粒子图像测速技术(TR-PIV)对楔形体入水砰击流场进行了细致的测量,同时应用流体体积函数法(VOF)和重叠网格技术对这一物理现象进行了相应的数值计算,采用本征正交分解方法(POD)对TR-PIV测量的瞬态结果进行分解,提取流场中含能大尺度的主要流动结构,并依据低阶空间模态进行流场重构.结果表明:本试验装置具有良好的试验可重复性和精确性;楔形体宏观运动响应和TR-PIV测量结果与数值模拟结果吻合较好;POD分解得到的空间模态表明前4阶空间模态占总湍动能的81%,楔形体入水砰击过程中大尺度流动结构从楔形体壁面逐渐向堆积区域转移;低阶POD模态可以很好地重构流场,选择适当的POD模态进行流场重构可以有效去除TR-PIV流场测量结果中的噪声.In this paper,vertical water slamming test for a wedge body is carried out.Time-resolved Particle Image Velocimetry(TR-PIV)was used to measure the flow field,which is also calculated by using Volume of Fluid(VOF)method and the overset grid.Proper orthogonal decomposition(POD)is applied to analyze measurement results of the flow field,so as to extract major flow structure with large-scale energy,and reconstruct the flow field according to low-order modes.It is shown that the test device has good repeatability and accuracy,and motion responses and TR-PIV measurements of the wedge agree well with the numerical simulation results.The first four-order modes of POD decomposition account for 81%of total turbulent kinetic energy and it can be used to reconstruct the flow field.In this way,noise in measurement results can be effectively removed.

关 键 词:楔形体 入水砰击 TR-PIV VOF 重叠网格 POD 

分 类 号:U661.1[交通运输工程—船舶及航道工程]

 

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