论文部分内容阅读
超空泡技术是一种有效提高水下航行体速度的手段,进而可以在很大程度上改变水下作战前景。然而超空泡流涉及到了多相流、湍流和空化等难题,相关技术并未完善。目前俄罗斯的“暴风”超空泡武器只具备直航打击能力,所以对超空泡武器的机动性研究是非常重要的课题。基于此背景,本文研究了超空泡航行体在不同运动条件下的空泡形态特征和流体动力特性,总结了相关规律,具体研究内容如下:(1)应用两相流模型并结合三维动网格技术计算了超空泡航行体周期性俯仰、偏航和横滚运动过程的流动特性。在不同摆动幅度和频率条件下,讨论了航行体表面沾湿及航行体流体动力的变化规律。(2)通过流体控制方程与航行体动力学方程的耦合建立了超空泡航行体动力学数值计算模型,研究了航行体在自由横滚运动过程中空泡形态和航行体流体动力变化规律。(3)通过添加动量源项等处理方法,建立了超空泡航行体水平面转弯运动的数值计算模型。首先将CFD模型计算结果与Logvinovich独立膨胀原理和经验公式进行对比来验证此方法的有效性,然后计算了空化器和航行体在通气空化与自然空化时的空泡形态和流体动力特性,最后研究了转弯运动时航行体周期性俯仰与周期性偏航过程中航行体流体动力变化情况。