近自由面超空泡運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究.pdf

1、超空泡流動(dòng)之所以在水中高速魚雷、反潛火箭、潛射導(dǎo)彈/射彈等兵器設(shè)計(jì)中有著重要的應(yīng)用，是因?yàn)槲矬w在水下高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其減阻效果可以達(dá)到90％。然而，空泡的潰滅又會(huì)給機(jī)器帶來損傷，例如水泵和水輪機(jī)的氣蝕問題。因此，詳細(xì)研究超空泡的流動(dòng)機(jī)理具有重要的實(shí)際意義?，F(xiàn)代超空泡兵器的開發(fā)，已考慮在潛艇以及航母的吃水線下部安裝機(jī)關(guān)炮，旨在離自身足夠遠(yuǎn)的距離處，所發(fā)射的超空泡射彈能攔截住來犯的魚雷或其他水下武器，這就必須考慮在淺水區(qū)超空泡流動(dòng)的水動(dòng)力學(xué)特性

2、。
　　為了研究物體在近自由面的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，本文通過使用Fluent軟件對不同水深和不同速度下的物體快速運(yùn)動(dòng)過程展開數(shù)值模擬研究，監(jiān)測物體表面超空泡的形成過程以及自由面的變化過程，并計(jì)算出自由面在不同工況下的波浪高度、起波位置等參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，數(shù)值模擬算出了超空泡在水面上拉出了一個(gè)傾斜的先導(dǎo)波浪，波浪的前沿位置超過了物體或超空泡的頭部位置，這是因?yàn)榭焖龠\(yùn)動(dòng)的物體表面形成的超空泡對淺水層擠壓造成的。在深水位時(shí)，自由面的波

3、動(dòng)不是太明顯，而在淺水區(qū)時(shí)，自由面的波動(dòng)很大。隨著水深的增加，自由面波動(dòng)引起的波浪高度也隨之減小，而自由面的起波位置距離物體前沿卻越遠(yuǎn)，另外，隨著物體速度的增加，自由面波動(dòng)所誘導(dǎo)的波浪高度也在增加。此外，還測量出不同水深和不同速度下的超空泡形態(tài)輪廓以及尺寸變化的規(guī)律，與前人提出的半經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了對比。
　　由于計(jì)算條件的限制，著重研究了物體在不同水深和速度下的二維數(shù)值模擬研究，而對于三維數(shù)值模擬，只是對二維數(shù)值模擬結(jié)果的補(bǔ)充，并將