本書關(guān)注回轉(zhuǎn)體從水下接近水面、穿透水面和脫離水面的全非線性運動過程，涉及到固、液、氣三種介質(zhì)的交界面變化，涵蓋了結(jié)構(gòu)及自由面變形、水膜破裂、水層脫落、空化初生、流固耦合和射流沖擊等多種強非線性力學耦合下對結(jié)構(gòu)體的安全影響。本書系統(tǒng)地闡述了出水問題的基本理論和模型實驗方法，在此基礎(chǔ)上，深入探討全濕出水、帶泡出水兩大類，以及全濕強迫出水、全濕自由出水、帶空泡出水和帶氣泡出水四小類出水問題。
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目錄
前言
變量符號表
第1章 緒論 1
1.1 研究的背景和意義 1
1.2 出水與入水問題的聯(lián)系和區(qū)別 3
1.3 出水問題的分類和研究概述 4
1.3.1 全濕出水研究 5
1.3.2 帶泡出水研究 8
1.4 本章小結(jié) 12
參考文獻 12
第2章 數(shù)學方程和數(shù)值模型 17
2.1 控制方程和初邊值條件 18
2.2 格林函數(shù)方法和邊界積分方程 20
2.3 數(shù)值模型 21
2.3.1 數(shù)值離散和矩陣求解 21
2.3.2 切向速度和全速度 24
2.3.3 表面張力 26
2.3.4 時間步進 27
2.3.5 無量綱化 28
2.4 數(shù)值技術(shù) 29
2.4.1 數(shù)值光順和網(wǎng)格重組技術(shù) 29
2.4.2 固液交界點的特殊處理 30
2.4.3 間接邊界元法計算流場速度 31
2.4.4 輔助函數(shù)法計算物面壓力 32
2.5 本章小結(jié) 33
參考文獻 34
第3章 實驗原理和實驗設計 35
3.1 實驗系統(tǒng) 35
3.1.1 物體出水實驗裝置設計 35
3.1.2 物體出水實驗控制方案 38
3.1.3 實驗模型的設計與安裝 38
3.2 實驗總體方案 40
3.2.1 調(diào)試階段 40
3.2.2 預備階段 41
3.2.3 實驗階段 41
3.2.4 后處理階段 41
3.3 測量分析技術(shù)和方法 42
3.4 不同類型出水實驗方法 43
3.4.1 半浸沒物體強迫出水 43
3.4.2 全浸沒物體強迫出水 43
3.4.3 全浸沒物體自由出水 44
3.5 本章小結(jié) 45
參考文獻 45
第4章 全濕物體強迫出水 46
4.1 自由面破裂和脫落的處理方法 46
4.1.1 自由面破裂處理方法 47
4.1.2 細長射流的截斷方法 48
4.1.3 物體脫離水面處理方法 48
4.2 全浸沒橢球體強迫出水 49
4.2.1 收斂性分析 49
4.2.2 數(shù)值與實驗對比 51
4.2.3 數(shù)值模擬分析 53
4.2.4 物理參數(shù)影響 68
4.3 全浸沒圓球體強迫出水 71
4.3.1 數(shù)值與實驗對比 71
4.3.2 物理參數(shù)影響 73
4.4 半浸沒橢球體強迫出水 75
4.4.1 數(shù)值與實驗對比 76
4.4.2 物理參數(shù)影響 77
4.5 半浸沒圓球體強迫出水 78
4.5.1 數(shù)值與實驗對比 78
4.5.2 物理參數(shù)影響 80
4.6 半浸沒圓錐體強迫出水 81
4.6.1 數(shù)值與實驗對比 81
4.6.2 物理參數(shù)影響 83
4.7 本章小結(jié) 84
參考文獻 84
第5章 全濕物體自由出水 86
5.1 流固解耦方法 86
5.2 細長體理論 88
5.3 水面融合的處理方法 91
5.4 橢球體完全自由出水 92
5.4.1 收斂性分析 92
5.4.2 邊界元法與細長體理論對比 93
5.4.3 數(shù)值模擬分析 94
5.4.4 物理參數(shù)影響 96
5.5 圓球體完全自由出水 99
5.5.1 數(shù)值與實驗對比 99
5.5.2 數(shù)值模擬分析 101
5.5.3 物理參數(shù)影響 103
5.6 橢球體自由出水再入水 106
5.6.1 數(shù)值與實驗對比 107
5.6.2 物理參數(shù)影響 109
5.7 本章小結(jié) 112
參考文獻 113
第6章 帶泡物體出水 114
6.1 帶有空泡物體運動的基本理論 114
6.1.1 控制方程和邊界條件 114
6.1.2 迭代過程 117
6.2 帶有氣泡物體運動的基本理論 118
6.2.1 控制方程和邊界條件 118
6.2.2 氣泡在自由面破裂的處理方法 120
6.3 帶有空泡物體水下運動階段 123
6.3.1 數(shù)值與實驗對比 123
6.3.2 數(shù)值模擬分析 124
6.3.3 物理參數(shù)影響 125
6.4 帶有氣泡物體水下運動階段 128
6.4.1 收斂性分析 128
6.4.2 數(shù)值模擬分析 129
6.4.3 物理參數(shù)影響 133
6.5 帶有氣泡物體接近水面階段 139
6.5.1 收斂性分析 140
6.5.2 數(shù)值模擬分析 141
6.5.3 自由面效應分析 144
6.5.4 物理參數(shù)影響 147
6.6 帶有氣泡物體穿越水面階段 150
6.6.1 物體穿越水面階段 150
6.6.2 氣泡破裂水面階段 154
6.7 本章小結(jié) 158
參考文獻 158
附錄 160
參考文獻 164
編后記 165
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