不同表面材料結(jié)構(gòu)的水下航行體表面超空泡的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值分析.pdf

1、超空泡是一種奇特的物理現(xiàn)象，當(dāng)水下物體以足夠高的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面會(huì)被一層氣泡所包圍，這會(huì)使物體在水中受到的阻力大大降低。超空泡技術(shù)在水下減阻與國(guó)防武器方面有著廣闊的應(yīng)用前景，隨著一系列超空泡技術(shù)應(yīng)用成果的出現(xiàn)，超空泡技術(shù)正越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。然而，水下超空泡流是一個(gè)涉及到湍流、多相流、邊界層等多個(gè)方面的復(fù)雜問(wèn)題，具有較強(qiáng)的非線性和瞬變特性，至今還沒有確切的理論對(duì)其進(jìn)行描述，目前主要利用大量的實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)以及CFD數(shù)值模擬，來(lái)獲得

2、超空泡形成、發(fā)展以及潰滅的規(guī)律。基于以上背景，本文采用實(shí)驗(yàn)研究結(jié)合數(shù)值模擬的方法，對(duì)超空泡的水動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　利用一套課題組自行設(shè)計(jì)研制的水平超空泡實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)不同水深、不同長(zhǎng)徑比、不同表面結(jié)構(gòu)以及不同表面材料的細(xì)長(zhǎng)體開展超空泡實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)高速攝影儀拍攝記錄下超空泡流的形成、發(fā)展和潰滅過(guò)程，測(cè)量出細(xì)長(zhǎng)體的位移與表面誘導(dǎo)產(chǎn)生的超空泡的外形尺寸，計(jì)算出超空泡細(xì)長(zhǎng)體的速度、空化數(shù)、阻力系數(shù)等水動(dòng)力學(xué)參數(shù)，分析不同工況對(duì)超空

3、泡細(xì)長(zhǎng)體的影響，研究結(jié)果表面：隨著水深的增加，細(xì)長(zhǎng)體的航行穩(wěn)定性會(huì)減弱，阻力系數(shù)會(huì)增大，表面超空泡的尺寸會(huì)減小；隨著長(zhǎng)徑比的增加，細(xì)長(zhǎng)體航行穩(wěn)定性會(huì)增強(qiáng)，阻力系數(shù)會(huì)增大，表面超空泡的尺寸變化不大；隨著表面凹槽數(shù)目的增加，細(xì)長(zhǎng)體的航行穩(wěn)定性會(huì)減弱，阻力系數(shù)會(huì)增大，表面超空泡的直徑會(huì)減小，長(zhǎng)度會(huì)增加；隨著細(xì)長(zhǎng)體表面涂上疏水材料，細(xì)長(zhǎng)體的航行穩(wěn)定性會(huì)減弱，阻力系數(shù)會(huì)減小，表面的超空泡尺寸變化不大；當(dāng)超空泡與自由面相互作用時(shí)，超空泡的尺寸會(huì)變大