非定常超空泡繞流研究.pdf

1、超空泡技術(shù)可以極大地避免水與航行體表面的粘性阻力，在某些情況下超空化航行體的阻力可以達(dá)到與空氣中的相當(dāng)。航行體經(jīng)常是運(yùn)動(dòng)在變化的流場(chǎng)條件下，要實(shí)現(xiàn)超空泡減阻，必須維持穩(wěn)定的超空泡形態(tài)，這就要對(duì)非定常超空泡形態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和控制。因此有必要研究非定常超空泡的規(guī)律。
　　本文首先將一種求解奇異積分方程的離散化數(shù)值方法應(yīng)用到研究非對(duì)稱水翼的定常超空泡問(wèn)題。在無(wú)粘、無(wú)旋不可壓縮勢(shì)流理論框架內(nèi)，采用積-微分方程方法，對(duì)薄對(duì)稱楔體和細(xì)長(zhǎng)錐體的

2、楔角和錐角變化引起的非定常超空泡進(jìn)行了研究，楔角或錐角的變化為正弦或余弦脈沖變化、均勻增加或減小變化，得出了超空泡長(zhǎng)度和形狀非定常變化過(guò)程。研究了空化數(shù)變化時(shí)薄對(duì)稱楔體和細(xì)長(zhǎng)錐體非定常超空泡，得出了非定常超空泡長(zhǎng)度和形狀變化過(guò)程。與準(zhǔn)定常超空泡變化過(guò)程相比，這兩種非定常變化均表現(xiàn)出時(shí)間滯后性質(zhì)。
　　采用積-微分方程方法，對(duì)在靜止流體中作變速運(yùn)動(dòng)的細(xì)長(zhǎng)錐體和對(duì)稱楔體的非定常超空泡問(wèn)題作了研究，錐體和楔體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律采取正弦或余弦脈沖

3、變化、均勻增加或減小變化，得出了變速運(yùn)動(dòng)超空泡長(zhǎng)度和形狀的非定常變化過(guò)程，與準(zhǔn)定常變化相比，非定?？张蓍L(zhǎng)度和形狀變化過(guò)程表現(xiàn)出時(shí)間滯后性。脈沖變化頻率越高或加速度越大則時(shí)間滯后越長(zhǎng)。
　　研究了薄楔體和細(xì)長(zhǎng)錐體小擾動(dòng)超空泡流問(wèn)題，表明小擾動(dòng)超空泡流的波動(dòng)性：擾動(dòng)波形沿著空泡表面以來(lái)流速度向空泡尾部傳播。
　　考慮重力的情況下，對(duì)于薄楔體和細(xì)長(zhǎng)錐體的垂直超空泡作了分析，得出在垂直超空泡的場(chǎng)合，當(dāng)通過(guò)空化器空泡分離點(diǎn)水平位置的空

4、化數(shù)相同時(shí)，入水超空泡比不計(jì)重力時(shí)的超空泡長(zhǎng)，出水超空泡比不計(jì)重力時(shí)的超空泡短。在相同來(lái)流速度下，通氣超空泡的空化數(shù)比自然超空泡的空化數(shù)小得多，或者說(shuō)，在相同的空化數(shù)時(shí)通氣超空泡的速度要小得多，F(xiàn)roude數(shù)也小得多，所以重力對(duì)通氣超空泡影響較大。
　　本文還用獨(dú)立膨脹原理研究了圓盤(pán)空化器垂直超空泡問(wèn)題，找到了入水超空泡Froude數(shù)的臨界點(diǎn)。用獨(dú)立膨脹原理對(duì)變速運(yùn)動(dòng)圓盤(pán)和圓盤(pán)尺寸變化的非定常超空泡作了研究，得出了各種運(yùn)動(dòng)條件下的