波浪作用下航行體帶空泡出水過程數(shù)值模擬.pdf

1、隨著海洋資源的開發(fā)利用越來越受到重視,各國對水下航行體技術(shù)的研究應(yīng)用也日益加強。航行體在水下高速運動時,會在肩部和尾部產(chǎn)生空泡,由于空氣密度比水小的多,故對航行體的運動特性會產(chǎn)生一定影響。當其運動至出水過程時,還會受到波浪力的作用,以及空泡潰滅的影響,故航行體在出水過程中其表面受力十分復(fù)雜。為保證航行體水下運動過程的順利進行,且能以正確姿態(tài)出水直至到達預(yù)計飛行地點,故很有必要展開對波浪現(xiàn)象、空化機理及其兩者耦合作用下航行體出水動力特性的

2、研究。
　　本課題基于CFD技術(shù)對波浪作用下航行體帶空泡出水過程進行數(shù)值模擬,以獲得波浪、空化耦合作用下航行體出水過程中的受力載荷與表面壓力載荷時空分布數(shù)據(jù)及其相應(yīng)的空泡幾何時變特性。建立了不同波浪相位下航行體出水受空泡潰滅及波浪作用的影響規(guī)律,通過對所獲數(shù)據(jù)進行詳細的分析以確定航行體的最優(yōu)出水波浪相位。并進一步研究分析了航行體在最優(yōu)出水波浪相位下,分別以2°、6°、10°攻角順逆浪出水以及45°傾角順逆浪傾斜出水時,航行體受波浪

3、、空泡影響作用下的流體動力特性。
　　研究結(jié)果表明:航行體在波峰位置出水時非對稱空泡潰滅對航行體沖擊載荷最大,其次是波谷位置。在中間相位(θ=90°,θ=270°)出水時空泡幾何特性與力學(xué)載荷對稱性較好,出水過程航行體姿態(tài)易于控制,且在θ=270°波浪相位出水時表現(xiàn)為最好,為本次研究的最優(yōu)出水波浪相位。
　　最優(yōu)波浪相位下,攻角對航行體出水過程的流體動力特性有較大影響,且攻角越大,航行體的受力載荷與力矩載荷也越大。而處于同一

4、攻角時,航行體在順、逆浪情形下的載荷特性幾乎相同而空泡迎背水面分布出現(xiàn)差異。順浪狀況下,空泡主要覆蓋于背水面一側(cè);逆浪狀況下,空泡主要覆蓋于迎水面一側(cè)。
　　最優(yōu)波浪相位下,順逆浪對于航行體以45°傾角傾斜出水過程的流體動力特性有一定的影響。順浪情形下,空泡在迎水面上具有比背水面稍大的空泡幾何長度和厚度;逆浪情形下,空泡在背水面上具有比迎水面稍大的空泡幾何長度和厚度。但順、逆浪情形導(dǎo)致的航行體受力載荷差異性較小,僅在空泡潰滅時,順