水下航行体超空泡的流动研究

物体在水下运动时,空化往往产生一些负面效应,导致设备剥蚀破坏、效率降低,引起剧烈的冲击振动和强烈的空化噪声。文章研究了水下超空泡的生成与保持,利用气体补充、液体喷射装置和发生器等保持超空泡的状态方式;并介绍了摩擦阻力、空气化、尾部差异化等超空泡参数,还对利用超空泡技术的水下推进控制技术做出了展望。     

空泡在固壁附近溃灭的数值模拟

实验表明，静止流场中的近壁空泡在泡内外压差的驱动下将发生变形收缩，直至完全溃灭消失。在这一过程中，伴随着空泡形状的变化，流场中出现多个高压脉冲和高速射流。本文通过直接求解原始变量的N—S方程，用VOF方法计算气液两相交界面的运动过程，对这一现象进行了数值模拟和分析。结果表明理论分析和实验现象相吻合。     

小攻角带空泡细长体的试验研究

本文对小攻角带空泡细长体进行了较为细致的试验研究。其中包括水洞三分力天平的研制与测力系统的建立，空泡起始、发展空泡形态观测，空泡几何特征的测量和定常来流中空泡水动力的测量，对试验结果进行深入的研究和分析，以揭示其中某些内在的规律性，同时为进一步的研究提供经验。     

高负荷螺旋桨水动力性能试验研究

以某大型集装箱船高负荷螺旋桨为研究对象,分别采用大侧斜、反弯扭叶片和毂帽鳍等技术进行螺旋桨优化设计,以改善螺旋桨的空泡和水动力性能.设计了5型螺旋桨,分别在空泡水筒进行了模拟伴流场中的空泡和激振力试验,并在拖曳水池进行了敞水试验.试验结果表明,采用大侧斜可有效减小螺旋桨诱导船艉激振力;反弯扭叶片螺旋桨空泡性能较好,有较低的螺旋桨诱导船艉激振力水平;桨毂帽鳍可改善毂涡空泡,模型试验状态下可提高推进效率2%左右.     

ASSESSMENT OF A CENTRAL DIFFERENCE FINITE VOLUME SCHEME FOR MODELING OF CAVITATING FLOWS USING PRECONDITIONED MULTIPHASE EULER EQUATIONS

A numerical treatment for the prediction of cavitating flows is presented and assessed.The algorithm uses the preconditioned multiphase Euler equations with appropriate mass transfer terms.A central difference finite volume scheme with suitable dissipation terms to account for density jumps across the cavity interface is shown to yield an effective method for solving the multiphase Euler equations.The Euler equations are utilized herein for the cavitation modeling,because some certain characteristics of cav...     

带空泡轴对称细长体水动力脉动的实验研究

为了研究带空泡轴对称细长体定常来流下的水动力脉动特性，本文对四种头体模型进行了不同攻角下的空泡水洞实验，记录了水动力系数的时间序列，并对其进行了小波分析。本文运用小波分析方法从水动力脉动频率特征的角度揭示空泡流的脉动特性，是对何友声等(1997)用高速摄影方法研究空泡脉动的补充。     

圆柱壳体低速入水空泡试验研究

入水冲击问题一直以来是国内外众多学者研究的热点问题,入水冲击过程中的力学响应与空泡发展问题是研究人员研究的重点,文章在试验的基础上,结合高速摄像机对平头、圆锥平头、圆球头三种不同头型圆柱壳体入水过程中的空泡发展过程进行了研究。     

喷气推进航行体空泡流的尺度效应研究

基于Reynolds平均N-S方程和Mixture模型,耦合自然空化模型,运用气、汽、液多相空泡流动的数值模拟方法,模拟了水下航行体自然空泡和尾部燃气射流发展的非定常过程。对于六种模型尺度,计算分析了自然空泡和燃气射流的尺度效应。计算结果表明:随着模型尺度减小,相应的雷诺数也缩小,水流紊动减弱,空泡的脱体点后移,航行体头部低压区范围减小,导致压差阻力系数增大。同时,雷诺数越小意味着黏性力影响越显著,相应的黏性阻力系数增大。模型缩尺对于尾部燃气射流的发展影响较小,不同尺度模型的马赫数分布与阻力系数分布基本相同。     

基于均质多相流的超空泡航行体尾部升力数值模拟

为了解影响超空泡航行体尾部升力特性的主要因素,为超空泡航行体的弹道稳定性和控制的有效性提供一些参考,基于均质多相流理论对水洞试验前支撑模型进行了气-液两相三维数值模拟。结果发现采用均质多相流模型可以定性模拟出航行体尾部升力特性;采用SST湍流模型比标准k-ε湍流模型效果更好;航行体攻角和来流速度都是影响航行体尾部升力的重要因素。     

EXPERIMENTAL STUDY OF EFFECTS OF AIR CONTENT ON CAVITATION AND PRESSURE FLUCTUATIONS

This article studies the effects of air content on propeller cavitation and pressure fluctuations. The cavitation is observed while the pressure fluctuations on the hull are measured. When adjusting the air content, the sheet cavitation range does not change distinctly, but the pressure fluctuations see obvious differences. The amplitudes of the pressure fluctuations increase with the decrease of the air content. The results indicate that the air content has little effect on the sheet cavitation range but has an important effect on the bubble cavitation and the tip vortex cavitation. When the air content decreases, the water tensile force increases, which results in the instability of the bubble cavitation and the tip vortex cavitation and the increase of the pressure fluctuations. To minimize the scale effects, the experiments should be run at a high Reynolds number with a high nuclei content. The high Reynolds number is often realized by increasing the flow velocity and the propeller rotation speed, and the high nuclei content is often made by increasing the dissolved air content.