【摘 要】
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超空泡现象给水下航行体减阻提速带来了光明的前景,因而世界各国也掀起了研究超空泡现象的热潮。为了使超空泡航行体能够稳定航行,必须对其运动和动力稳定性进行研究,而运动
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超空泡现象给水下航行体减阻提速带来了光明的前景,因而世界各国也掀起了研究超空泡现象的热潮。为了使超空泡航行体能够稳定航行,必须对其运动和动力稳定性进行研究,而运动和动力稳定性是和超空泡形态稳定性密切相关的,因此研究超空泡形态稳定性并对其进行主动控制具有重要意义。由于超空泡流动的复杂性,本文采用自编程序和商用软件相结合的方法对非定常超空泡的形态特性进行数值仿真研究。本论文具体研究工作如下:根据Logvinovich独立膨胀原理和质量守恒方程建立非定常通气超空泡数学模型,并基于此模型,在分别考虑通气扰动,速度扰动,空化器转动扰动,压力扰动及其重叠扰动的情况下,对超空泡形态进行了数值模拟,进而对超空泡的稳定性进行了分析,最后对这些影响参数进行了综合比较和研究,得出一系列有意义的空泡形态稳定性规律。基于Logvinovich独立膨胀原理和运动轨道方程以及质量方程,提出了一种计算超空泡轨道运动形态的方法。利用该法可以求得航行体沿任意运动轨道变深度运动的空泡形态,分别对航行体斜直线轨道变深,曲线轨道变深对自然空泡形态和通气超空泡形态的影响进行了研究分析,得出了超空泡航行体空泡形态随深度变化规律。本文最后提出了一种吸气控制方法,即在航行体上留有吸气口或吸气网,通过它们的吸气作用,使空泡能在航行体上的任意位置闭合,这样航行体沾湿面积保持一定,其它参数不变时,受到的升力也就能保持一定,从而实现航行体动力稳定性。并利用fluent软件中多相流模型对吸气控制效果进行了定性研究,分别对吸气方案,吸气压力,通气量,流速,流场压力,俯仰角,攻角,沾湿面积等影响参数进行数值仿真和研究分析,最后进行了方案优化。
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