物體高速出入水實(shí)驗(yàn)裝置研制及流場(chǎng)可視化.pdf

1、超空泡減阻技術(shù)已經(jīng)對(duì)海戰(zhàn)武器的研制產(chǎn)生了巨大的影響。目前歐美,日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都在進(jìn)行超空泡減阻技術(shù)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。尤其是高速物體的出水和入水的問題成為該研究的一個(gè)重點(diǎn),但是由于高速物體出入水所產(chǎn)生的空泡問題涉及到液面和空泡面兩個(gè)非線性自由邊界,具有強(qiáng)非線性和瞬態(tài)特性,無論是試驗(yàn)研究還是理論數(shù)值模擬都有待于進(jìn)一步深入。
　　 本文以實(shí)驗(yàn)研究為主,分別對(duì)高速細(xì)長(zhǎng)體在水中形成的自然空泡到出水時(shí)空泡的變化以及高速細(xì)長(zhǎng)體從空氣中進(jìn)到水中

2、時(shí)所產(chǎn)生的空泡變化進(jìn)行了觀察和分析。課題源于浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(Z1110123)——帶有超空泡的氣液兩相流動(dòng)機(jī)理研究及水中航行體超空泡減阻技術(shù)開發(fā)。主要的工作和研究成果包括:(1)根據(jù)研究工作的需要,自行研制了可以方便觀察高速物體出入水的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,這也是研究自然超空泡的發(fā)展變化規(guī)律,形態(tài)特征及其穩(wěn)定性等基礎(chǔ)問題的比較有效手段;(2)推導(dǎo)出了作為本實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)的公式并且采用了減小誤差的測(cè)量方法;(3)通過對(duì)本研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,

3、驗(yàn)證了空化數(shù)小于0.1時(shí)會(huì)出現(xiàn)自然汽化超空泡,速度達(dá)到40m/s左右為空泡與超空泡的臨界速度;(4)細(xì)長(zhǎng)體出水時(shí),其尖端露出水面之前一刻的瞬時(shí)速度為出水前的最低值,即細(xì)長(zhǎng)體從水中剛進(jìn)入空氣中時(shí),有一個(gè)比較明顯的加速趨勢(shì),但總的趨勢(shì)依然是減速;(5)采用不同的高速攝影設(shè)備,觀察到了如果細(xì)長(zhǎng)體在水中運(yùn)動(dòng)方向不是垂直向上,當(dāng)其完全出水逐漸遠(yuǎn)離液面,并且擺脫氣液的束縛之后,將改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向,開始垂直向上運(yùn)動(dòng):(6)通過觀察和分析細(xì)長(zhǎng)體高速入