文档详情

空化器对通气超空泡流影响的数值研究.pdf

发布:2025-05-25约11.74万字共80页下载文档
文本预览下载声明

空化器对通气超空泡流影响的数值研究

摘要

常规水下武器由于速度制约而成为其发展的瓶颈,超空泡技术通过气层将水下航

行体周围的流体与航行体表面隔绝,从而极大的降低了航行阻力,进而提升了航行体

的速度。相较于自然超空泡,航行体头部安装空化器且辅助通气所生成的超空泡更加

稳定。目前,文献研究主要集中于单个空化器类型,对于不同种类空化器参数、以及

多气道流量分配研究较少。

本文基于数值模拟的方法,采用VOF模型耦合Schnerr-Sauer空化模型、RNG

K−ε湍流模型,并与实验结果比对,验证了所选模型的合理性,之后研究空化器参数、

通气参数对超空泡形态、航行体阻力的影响。主要工作如下:

从空化器参数的角度出发,对带圆盘空化器、圆锥空化器、射流空化器的航行体

展开研究:验证了不同空化器几何结构和通气方案设计的可行性,并从空泡发展与脱

落、空泡尺寸、流场结构以及航行体阻力等方面展开研究。不同种类的空化器航行体

空泡的脱落总是从固体壁面开始,向流动下游发展,没有稳定的频率特性。圆盘空化

器直径的增加会导致航行体所受阻力增大,空泡形态趋向不稳定;空泡直径、长度随

空化器锥角增大而增大,空化器锥角对于长度尺寸的影响更为明显,航行体总阻力先

降低后增加;增加射流管长度,空泡尺寸随着射流管长度的增加而减小,射流管的长

度与航行体阻力之间存在某一临界值,当超过该临界值之后,航行体的阻力大幅增加。

从通气参数的角度出发,对带圆盘空化器、圆锥空化器、射流空化器的航行体展

开研究:给出了三种空化器空泡尺寸随通气量变化的三个区间,即:缓慢增长阶段、

快速增加阶段、相对稳定阶段;圆盘空化器航行体的阻力随着通气量的增加而减小,

圆锥空化器航行体的阻力随着通气量的增加而增加,射流空化器航行体的阻力随着通

气量的增加先减小后增加。探究了针对三种空化器通气流量分配的快速优选方案:对

于圆盘空化器、圆锥空化器,可以选择第一、第二、第三通气孔通气量渐次增加的方

案;对于射流空化器,第一通气孔约应占航行体总通气量的50%,第二通气孔通气量

略微小于第三通气孔通气量。

关键词:超空泡;数值计算;空化器参数;通气参数

哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文

ABSTRACT

Speedconstraintshavebecomeabottleneckaffectingthedevelopmentofconventional

weapons.Supercavitationtechnologyisolatesthefluidaroundunderwatervehiclesfromthe

surfaceofthevehiclethroughagaslayer,greatlyreducingnavigationresistance,andthus

increasingthespeedofthevehicle.Comparedtonaturalsupercavitation,supercavitation

generatedbyinstallingacavitationdeviceattheheadofthevehicleandassistingin

ventilationismorestable.Atpresent,literatureresearchmainlyfocusesonasingletypeof

cavitation,withlimitedresearchondifferenttypesofcavitationparametersandmultiport

flowdistribution.

Thisarticleisbasedonnumericalsimulationmethods,usingtheVOFmodeltocoupl

显示全部
相似文档