水下垂直發(fā)射的航行體在出水過程中超空泡的形成、潰滅及其與自由面相互作用的水動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究.pdf

1、超空泡技術(shù)在水下航行體減阻方面的研究和應(yīng)用已經(jīng)受到很多國(guó)家的重視，相關(guān)方面已經(jīng)取得了大量研究成果。水下航行體超空泡垂向出水問題是超空泡技術(shù)的重要部分，在提高水下潛射導(dǎo)彈作戰(zhàn)性能方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。然而水下航行體超空泡出水伴隨著多相流、空化、相變、湍流不穩(wěn)定性等復(fù)雜現(xiàn)象，航行體所受的作用力呈現(xiàn)強(qiáng)的非定常、非線性，目前國(guó)內(nèi)外這方面的研究文獻(xiàn)并不多。基于以上背景，本文對(duì)航行體在出水過程中超空泡的形成、潰滅及其與水平面相互作用的水動(dòng)力學(xué)機(jī)理

2、進(jìn)行了研究。
　　本文以實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合，對(duì)航行體超空泡出水過程進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)研究在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)加工了不同頭型和長(zhǎng)徑比的航行體模型，利用高速攝影儀拍攝得到航行體出水實(shí)驗(yàn)圖像，實(shí)現(xiàn)出水超空泡流動(dòng)的可視化。通過開展不同航行體模型的實(shí)驗(yàn)，研究了航行體出水超空泡的穩(wěn)定性，并對(duì)航行體出水失穩(wěn)的原因進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)小長(zhǎng)徑比航行體的穩(wěn)定性比大長(zhǎng)徑比航行體的穩(wěn)定性差，長(zhǎng)徑比8以上的圓盤型航行體（包括平頭和圓臺(tái)型頭型），

3、能夠形成穩(wěn)定的出水彈道，有錐角的航行體出水穩(wěn)定性較差，半球型頭部的航行體穩(wěn)定性最差。計(jì)算了不同航行體模型超空泡出水過程位移、速度、空化數(shù)、和阻力系數(shù)等流場(chǎng)參數(shù)，給出了不同航行體超空泡出水過程中阻力系數(shù)隨空化數(shù)變化的擬合公式，分析了不同模型阻力系數(shù)隨空化數(shù)的變化規(guī)律。測(cè)量了空泡的輪廓尺寸，研究了空泡無量綱尺寸隨空化數(shù)的變化規(guī)律以及不同空化數(shù)下空泡的輪廓，并和前人理論公式進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論公式吻合度較好;此外，還研究了超空泡從生成到潰