水下航行體尾部燃?xì)馍淞髋c通氣超空泡的相互作用.pdf

1、超空泡航行體發(fā)射初期，發(fā)動機(jī)啟動，高溫高壓燃?xì)馔ㄟ^噴管噴入水中，與周圍水介質(zhì)發(fā)生相互作用，在航行體尾部形成燃?xì)馍淞?。航行體速度足夠大時，自然空泡開始產(chǎn)生，并隨著大量可壓縮氣體通入，形成通氣超空泡。通氣超空泡與尾部燃?xì)馍淞鞯墓餐饔?，對航行體受力與運動具有至關(guān)重要的影響，并且兩者之間也存在相互影響，涉及復(fù)雜的氣、汽、液多相介質(zhì)、紊流、質(zhì)量轉(zhuǎn)換、壓縮性等復(fù)雜流動機(jī)制。研究這一影響對于掌握通氣空泡演化規(guī)律、形態(tài)特征、穩(wěn)定性和控制規(guī)律有著重要的

2、理論意義和工程應(yīng)用價值。 本文基于Mixture多相流模型，耦合自然空化模型，通過UDF對CFD軟件FLUENT6.3的二次開發(fā)，建立了氣、汽、液多相通氣空泡流的數(shù)值模擬方法，采用有限體積法，結(jié)合動網(wǎng)格技術(shù)，實現(xiàn)了超空泡航行體尾部燃?xì)馍淞髋c通氣超空泡的相互作用的數(shù)值模擬。 首先，通過理論分析和公式推導(dǎo)，建立合理的數(shù)學(xué)模型，對軸對稱圓盤空化器的通氣空化現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬計算。研究了不同的網(wǎng)格、湍流模式和空化數(shù)下的空泡形態(tài)，通

3、過計算結(jié)果與半經(jīng)驗公式的比較，驗證了數(shù)學(xué)模型與數(shù)值方法的有效性和合理性。 然后，對于高速超空泡航行體概念模型，通過UDF的二次開發(fā)，模擬了定航速水下航行體通氣空化流和尾部燃?xì)馍淞飨嗷プ饔玫姆嵌ǔ＿^程。計算了不同通氣量、航速和燃燒室總壓條件下的水下航行體燃?xì)馍淞髋c通氣空化流流場?？紤]了燃?xì)馍淞髋c水之間的傳熱及相變，分析了達(dá)到穩(wěn)定后的通氣超空泡和燃?xì)馍淞餍螒B(tài)、流場馬赫數(shù)、壓力和溫度分布以及燃?xì)馍淞鲗叫畜w表面受力的影響，研究了水下航

4、行體通氣空化流和尾部燃?xì)馍淞飨嗷プ饔玫膯栴}。 最后，采用動網(wǎng)格技術(shù)，模擬了通氣超空泡航行體噴氣推進(jìn)過程。比較了兩組不同的最大通氣量下通氣空泡流和尾部燃?xì)馍淞鞯男螒B(tài)、阻力系數(shù)、流場馬赫數(shù)和壓力分布等。研究了不同運動狀態(tài)下的通氣空泡和燃?xì)馍淞鞯难莼^程，以及該過程中激波的傳播特點，流場溫度、馬赫數(shù)和壓力隨時間的變化過程。 通過本文的計算分析，獲得了超空泡航行體尾部燃?xì)馍淞髋c通氣超空泡的相互作用的一些定量和定性結(jié)果，深化了相關(guān)