細(xì)長(zhǎng)體出水動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、超空泡減阻技術(shù)軍民兩用前景廣闊，雖然我國(guó)近幾年來(lái)在超空泡減阻技術(shù)方面開(kāi)展了大量的研究，也取得了大量的成果，但是與西方發(fā)達(dá)國(guó)家尤其是與美國(guó)和英國(guó)相比，我國(guó)在超空泡以及空蝕方面的研究方法和研究進(jìn)展都未達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在高速航行體出水動(dòng)力學(xué)特性和機(jī)理方面的研究基本上還是處于初級(jí)階段，取得的成果也相對(duì)較少，所以無(wú)論是在數(shù)值計(jì)算還是在試驗(yàn)研究方面都有待于我們進(jìn)一步深入。
　　本文的工作目的是:通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算的方法研究高速航行體出水時(shí)壁

2、面在水中形成的自然空泡的生長(zhǎng)和潰滅機(jī)理以及航行體對(duì)自由液面的擾動(dòng)規(guī)律，主要的工作包括:(1)根據(jù)本文研究工作的需要，自主設(shè)計(jì)搭建了一套安全可靠地高速航行體出水的實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)，利用高速攝影系統(tǒng)拍攝和觀測(cè)不同模型以不同攻角出水時(shí)細(xì)長(zhǎng)體周圍的空化現(xiàn)象以及流場(chǎng)形態(tài)，利用計(jì)算機(jī)輔助軟件整理分析出有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(2)通過(guò)商業(yè)軟件FLUENT對(duì)實(shí)驗(yàn)中細(xì)長(zhǎng)體以不同攻角和不同速度出水工況進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。取得的一些研究成果

3、如下:(1)由于流體的粘性作用以及細(xì)長(zhǎng)體壁面與局部空泡發(fā)生碰撞，造成細(xì)長(zhǎng)體出水速度振蕩式下降。(2)細(xì)長(zhǎng)體隨著隨時(shí)間不斷的露出水面時(shí)，液體對(duì)壁面的粘性阻力開(kāi)始下降，細(xì)長(zhǎng)體壁面所產(chǎn)生的空泡在自由液面附近開(kāi)始潰滅，造成細(xì)長(zhǎng)體的浮力和附加質(zhì)量力都迅速下降，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)體出水速度在完全出水時(shí)刻有一個(gè)突增，隨后繼續(xù)震蕩下降。(3)隨著細(xì)長(zhǎng)體速度的增大細(xì)長(zhǎng)體壁面逐步產(chǎn)生超空泡，并且細(xì)長(zhǎng)體的頭部和尾部極易產(chǎn)生局部空泡，頭部超空泡的閉合以及潰滅規(guī)律與空泡閉

4、合經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖喾?4)頭型尖銳的細(xì)長(zhǎng)體對(duì)自由液面隆起程度影響較小，而相對(duì)平鈍的尾部對(duì)自由液面隆起程度影響較大，并且液面的隆起時(shí)間發(fā)生較早。(5)隨著細(xì)長(zhǎng)體的速度和本身尺寸的增大對(duì)自由液面造成的擠壓和撞擊作用加劇，“噴濺”現(xiàn)象也就越明顯并且對(duì)整個(gè)流場(chǎng)影響范圍擴(kuò)大。(6)隨著細(xì)長(zhǎng)體出水攻角的增大，細(xì)長(zhǎng)體的迎風(fēng)面與背風(fēng)面兩側(cè)的自由液面隆起程度是不對(duì)稱的，細(xì)長(zhǎng)體迎風(fēng)面的液面隆起較為陡立并且影響范圍較小，而背風(fēng)面的液面隆起較為平緩并且影響范圍較大