基于欧拉-拉格朗日方法的水下气体泄漏扩散行为研究 被引量：8

1

作者 李新宏 陈国明 +1 位作者 朱红卫 畅元江 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期131-137,共7页

针对水下气体泄漏扩散问题,基于计算流体动力学(CFD)理论采用流体体积模型(VOF)与离散相模型(DPM)耦合的方法,对气体在水中的扩散过程进行模拟与分析,水和空气作为连续相,泄漏气体作为离散相,离散相粒子与水下气泡具有相同的物理性质,... 针对水下气体泄漏扩散问题,基于计算流体动力学(CFD)理论采用流体体积模型(VOF)与离散相模型(DPM)耦合的方法,对气体在水中的扩散过程进行模拟与分析,水和空气作为连续相,泄漏气体作为离散相,离散相粒子与水下气泡具有相同的物理性质,其密度变化服从理想气体状态方程。基于建立的数值模型,研究水下气体羽流的形成和发展过程以及在水面形成的涌流效应,评估气体上浮时间、水面气池尺寸和涌流高度等参数。研究表明:泄漏气体以喷射状涌入水中,上升过程中体积逐渐膨胀增大,运动至水面时形成倒立的锥形羽流结构;气体带动表层水运动,引起羽流两侧表层水回流,在水面产生涌流效应和圆形的气池;涌流高度逐渐增大后呈小幅波动状发展,气池半径逐渐增大后稳定。仿真结果与小尺度实验数据对比验证了数值模型的可行性。 展开更多

关键词 水下气体 羽流 涌流效应 气池 欧拉-拉格朗日方法 计算流体动力学

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水下气体射流数值研究 被引量：11

2

作者 魏海鹏 郭凤美 权晓波 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2009年第2期37-39,47,共4页

利用混合物多相流模型数值模拟了水下气体射流的非稳态过程,分析了气体射流发展不同阶段的流场特性,研究了气泡中气体流动的基本规律,研究结果可以应用到工程设计当中。

关键词 水下气体射流 数值模拟 非稳态过程

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水下固体火箭发动机垂直气体射流结构和推力影响研究 被引量：6

3

作者 张小圆 李世鹏 +4 位作者 杨保雨 王宁飞 郑庆 王勇 童悦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期961-969,共9页

为了探究高背压水介质条件下,固体火箭发动机垂直气体射流在浮力影响下的流场结构和发动机推力特点,建立了轴对称几何模型,在考虑有/无浮力的条件下,采用VOF(Volume of fluid)多相流模型进行气体-水两相耦合仿真计算,获取尾流气体射流... 为了探究高背压水介质条件下,固体火箭发动机垂直气体射流在浮力影响下的流场结构和发动机推力特点,建立了轴对称几何模型,在考虑有/无浮力的条件下,采用VOF(Volume of fluid)多相流模型进行气体-水两相耦合仿真计算,获取尾流气体射流流场结构,以及发动机尾部壁面受力和推力振荡曲线进行分析。研究结果表明,考虑浮力的仿真结果更加符合试验结果;射流动量段气体的马赫数分布会导致喷管出口附近的气-水界面产生周期性胀鼓-颈缩,从而引起尾部空间背压振荡,在设计工况下,尾部压力变化范围为环境水深压强的0.327到2.43倍;背压振荡将引起尾壁面受力振荡和推力振荡,振荡频率为736.89Hz;气体射流喷出过程中,气-水界面由速度梯度主导的开尔文-亥姆赫兹(K-H)不稳定性逐渐转变为由重力和浮力主导的瑞利-泰勒(R-T)不稳定性。 展开更多

关键词 水下气体射流 胀鼓和颈缩 激波胞室 推力振荡 开尔文-亥姆赫兹不稳定性 瑞利-泰勒不稳定性

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水下欠膨胀高速气体射流的实验研究 被引量：29

4

作者 戚隆溪 曹勇 王柏懿 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第6期667-675,共9页

采用实验途径研究了水下高速气体射流的动力学特性，研制了水下高速气体射流实验系统并发展了相应的测试手段．实验中，用插入式静压探针测量了射流轴线静压分布；用γ射线衰减法测量了径向空隙率分布，从而揭示了水下高速气体射流均压... 采用实验途径研究了水下高速气体射流的动力学特性，研制了水下高速气体射流实验系统并发展了相应的测试手段．实验中，用插入式静压探针测量了射流轴线静压分布；用γ射线衰减法测量了径向空隙率分布，从而揭示了水下高速气体射流均压和掺混两个过程的基本规律．测量结果表明：水下高速气体射流在欠膨胀工况下运行时，近场将出现含有复杂波系结构的膨胀压缩区域，由于气水的掺混作用，水下欠膨胀气体射流均压化过程比空气中衰减得快．测量结果还表明，水下射流在近场区的混合层由气水两相占据：其流态从靠近气体侧的液滴流型过渡到靠近液体侧的气泡流型． 展开更多

关键词 欠膨胀 波系结构 静压 空隙率 掺混 水下高速气体射流 实验

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水下超声速气体射流的初始流动特性研究 被引量：10

5

作者 张焕好 郭则庆 +2 位作者 王瑞琦 陈志华 黄振贵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期88-93,131,共7页

为研究水下发射过程中高温高压火药燃气喷射进入液相水过程的流体形态变化与流动特性,采用Mixture多相流模型与蒸发与凝结模型建立了二维轴对称水下超声速气体射流的数值计算模型并进行了相关的数值模拟,得到水下超声速气体射流的初始... 为研究水下发射过程中高温高压火药燃气喷射进入液相水过程的流体形态变化与流动特性,采用Mixture多相流模型与蒸发与凝结模型建立了二维轴对称水下超声速气体射流的数值计算模型并进行了相关的数值模拟,得到水下超声速气体射流的初始流动结构。数值结果表明,超声速气体与水介质的强撞击会在气液界面上形成一个强压缩区,且连续撞击形成的压力波反传,使喷管出口射流核心区流场出现周期性脉动。因气液界面上的强剪切作用,而在气液混合区内形成复杂的小激波结构,小激波结构的出现加速了气液界面的失稳,从而促进了气液掺混效应。另外,在气泡内会形成典型的欠膨胀射流结构,因而气泡内的流动特征与单相超声速气体射流情况类似。 展开更多

关键词 水下超声速气体射流 气液两相流 气泡运动 小激波 数值模拟

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水下超音速气体射流胀鼓和回击的关联性研究 被引量：20

6

作者 施红辉 郭强 +4 位作者 王超 王晓刚 章利特 董若凌 贾会霞 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期1206-1210,共5页

阐述了水下超音速气体射流的实验研究结果.用高速摄影仪实时记录了水下超音速气体射流喷射的状态,清晰地演示了射流气体在上中游流域的演化过程.具体分析了水下高速气体射流的动态不稳定性形貌,并从实时记录的射流照片中统计测量出了胀... 阐述了水下超音速气体射流的实验研究结果.用高速摄影仪实时记录了水下超音速气体射流喷射的状态,清晰地演示了射流气体在上中游流域的演化过程.具体分析了水下高速气体射流的动态不稳定性形貌,并从实时记录的射流照片中统计测量出了胀鼓和回击随机频率.结果发现,胀鼓频率越大,回击频率越大;胀鼓频率随着喷嘴的驻室压力与出口背压的比值增大而增大.通过胀鼓与回击事件前后实验数据的对比分析表明其二者之间存在相关性:胀鼓和回击均由射流内部压力振荡引发并且存在一定的随机性;胀鼓是回击前的能量积聚一个前征和表现,当胀鼓的振荡即能量积聚到一定程度后,引发回击. 展开更多

关键词 水下超音速气体 射流 流动不稳定性 胀鼓 回击 相关性分析

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水下超声速气体向上喷射时的动量射流特性研究 被引量：3

7

作者 施红辉 陈帅 +4 位作者 董若凌 章利特 郭强 贾会霞 王超 《浙江理工大学学报（自然科学版）》 2012年第3期366-369,共4页

针对水下垂直向上喷射的气体射流在潜射导弹破水发射装置(WPML)中的应用,对其气体射流的基础理论及关键技术进行了实验研究。实验得出气体射流时动量射流段的射流直径是以近线性速率增大的结论,并分析了动量射流长度与斯特鲁哈数之间的... 针对水下垂直向上喷射的气体射流在潜射导弹破水发射装置(WPML)中的应用,对其气体射流的基础理论及关键技术进行了实验研究。实验得出气体射流时动量射流段的射流直径是以近线性速率增大的结论,并分析了动量射流长度与斯特鲁哈数之间的某种相关性。结果指出,随着射流出口速度的增加,可以减小斯特鲁哈数,射流的周期不稳定性明显减弱,得到稳定且长度较长的射流,对WPML的设计和应用具有参考作用。 展开更多

关键词 水下超声速气体射流 动量射流 斯特鲁哈数 WPML

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水下固体火箭发动机的负推力现象研究 被引量：15

8

作者 唐嘉宁 李世鹏 王宁飞 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期325-329,343,共6页

针对水下固体火箭发动机工作环境压强高的特点,结合固体推进剂的燃烧特性,采用UDF方法定义喷管入口边界条件,建立了固体推进剂燃气质量生成与水下超音速气体射流的耦合计算模型。将该模型的计算结果与水下固体火箭发动机的实验测量结果... 针对水下固体火箭发动机工作环境压强高的特点,结合固体推进剂的燃烧特性,采用UDF方法定义喷管入口边界条件,建立了固体推进剂燃气质量生成与水下超音速气体射流的耦合计算模型。将该模型的计算结果与水下固体火箭发动机的实验测量结果进行对比,验证了该模型的合理性。研究发现,水下固体火箭发动机在点火初期会出现负推力现象,负推力产生的原因是发动机点火初期,喷管内被过度压缩的燃气冲出喷管后,在喷管尾部形成一个超音速燃气泡,超音速流动使泡内压强降低;同时受到流动惯性作用的影响,气泡持续膨胀使泡内压强进一步大幅降低,发动机前后端面上的压差最终导致负推力现象产生。 展开更多

关键词 水下固体火箭发动机 负推力 水下气体射流 多相流

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水下固体火箭发动机推力特性研究 被引量：12

9

作者 唐嘉宁 刘向阳 +1 位作者 李世鹏 王宁飞 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2012年第5期15-21,共7页

为研究水下固体火箭发动机的推力特性,采用CFD方法分析高速燃气射流与周围水环境之间的相互作用机理及多相流流场结构对发动机推力的影响,并对不同水深、不同燃烧室压强以及不同喷管扩张比情况下的推力变化规律进行讨论。研究发现:水下... 为研究水下固体火箭发动机的推力特性,采用CFD方法分析高速燃气射流与周围水环境之间的相互作用机理及多相流流场结构对发动机推力的影响,并对不同水深、不同燃烧室压强以及不同喷管扩张比情况下的推力变化规律进行讨论。研究发现:水下火箭发动机推力振荡剧烈,间歇性的推力脉冲是由气体射流的颈缩/断裂现象引起的;喷管设计出口压强与环境压强之比是判断推力振荡特性的重要参数,该压强比增大时,振荡频率减小、振荡幅值升高。 展开更多

关键词 水下固体火箭发动机 推力 水下气体射流 多相流

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二维水槽中高速气体射流的振荡流流型研究 被引量：9

10

作者 王晓刚 王超 +1 位作者 郭强 施红辉 《浙江理工大学学报（自然科学版）》 2009年第4期613-618,共6页

为研究二维水槽中高速气体射流的振荡流流型,建立了一套操作方便、可重复性好的实验系统。利用高速摄影仪研究了水下高速气体射流的形貌,显示了气体逆流而上撞击喷口表面的回击现象,发现了在喷口附近间歇性产生的胀鼓现象。结果表明:湍... 为研究二维水槽中高速气体射流的振荡流流型,建立了一套操作方便、可重复性好的实验系统。利用高速摄影仪研究了水下高速气体射流的形貌,显示了气体逆流而上撞击喷口表面的回击现象,发现了在喷口附近间歇性产生的胀鼓现象。结果表明:湍流气/水界面仍然存在于过膨胀射流中;射流在回击之前总是发生多次的膨胀,并且膨胀次数越多、膨胀幅度越大,回击的强度越高,对喷口表面的蚀损就越严重;超音速工况时的回击频率约为5.3 Hz。 展开更多

关键词 水下气体射流 二维水槽 回击现象

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基于多波束测深声呐的海底气体泄漏实时报警系统 被引量：1

11

作者 张万远 卞红雨 +1 位作者 周天 张宏伟 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第6期813-820,共8页

随着人们对海底油气资源的开发,在海底铺设的管道越来越多,海底管道泄漏风险日益增加,亟需高效、实时的检测方法。文章利用自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)平台,搭载多波束测深声呐与基于VxWorks的嵌入式处理单元... 随着人们对海底油气资源的开发,在海底铺设的管道越来越多,海底管道泄漏风险日益增加,亟需高效、实时的检测方法。文章利用自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)平台,搭载多波束测深声呐与基于VxWorks的嵌入式处理单元,设计了一套水下气体泄漏自动检测系统,将多波束测深声呐采集的水体图像数据传送给嵌入式处理单元,采用模板匹配方法对图像数据进行处理,完成对海底管道气体泄漏点的实时检测。湖试和海试都验证了该系统方案的有效性与先进性。 展开更多

关键词 水下泄漏气体 实时图像处理 多波束测深声呐 自主式水下航行器(AUV)

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大型深水平台安全控制保障系统设计与应用前景 被引量：9

12

作者 洪毅 孙钦 张艺 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期61-63,85,共4页

针对南海大型深水天然气田开发具有高压力、大流量和高风险的特点,提出了一系列大型深水平台安全控制保障措施,包括高完整性压力保护系统、水下隔离阀控制系统、开放路径式气体探测系统设计等。这些安全控制保障系统的合理设计与成功应... 针对南海大型深水天然气田开发具有高压力、大流量和高风险的特点,提出了一系列大型深水平台安全控制保障措施,包括高完整性压力保护系统、水下隔离阀控制系统、开放路径式气体探测系统设计等。这些安全控制保障系统的合理设计与成功应用,能够全方位地加强南海大型深水气田开发的安全可靠性,具有广泛的推广价值。 展开更多

关键词 大型深水平台 高完整性压力保护系统水下隔离阀控制系统开放路径式可燃气体探测系统

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