為了提高通氣超空泡航行體在轉(zhuǎn)彎運動過程中空泡和航行體的運動一致性,基于有限體積法和VOF多相流模型,采用動態(tài)網(wǎng)格技術(shù)對航行體轉(zhuǎn)彎運動的空泡形態(tài)特性進行了非定常數(shù)值模擬研究。通過對航行體沾濕區(qū)域的分析,揭示了沾濕區(qū)域形成的原因,利用空化器對空泡軸線的定向效應(yīng),提出了合理改變側(cè)滑角減緩沾濕區(qū)域出現(xiàn)的具體方法。通過分析側(cè)滑角和側(cè)滑角速度對航行體沾濕區(qū)域的影響,提出了超空泡航行體轉(zhuǎn)彎運動過程中,在給定偏航角條件下避免出現(xiàn)沾濕區(qū)域的側(cè)滑角和側(cè)滑角速度的適用范圍,為進一步研究超空泡航行體機動運動問題提供參考。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

超空泡航行體模型

計算域如圖2所示,圓柱形流域直徑為20D,長度為48D,重力方向沿y軸負向,計算流域采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格節(jié)點數(shù)經(jīng)無關(guān)性驗證后為1.0 M左右。航行體表面采用壁面邊界,空化器后的通氣孔采用質(zhì)量入口邊界條件,通氣率系數(shù)Cq=Q/(V∞D(zhuǎn)2)=0.05, 其中Q為氣體體積流量。流域邊界均采用水深5 m壓力出口條件,壓力大小按重力方向梯度分布。數(shù)值模擬研究中為避免阻塞比影響,流域最小尺度應(yīng)滿足遠場邊界壓力p∞的等值線在計算流域內(nèi)部。本文利用p∞壓力等值面分析三維無限流域數(shù)值模擬對流域的最小尺度要求,從圖2可以看出p∞的等值面在流域內(nèi)部,并未和給定流域邊界交叉,說明選定的流域邊界尺度滿足無限流域計算要求。

超空泡航行體轉(zhuǎn)彎運動中對空泡形態(tài)影響較大的是從直線到轉(zhuǎn)彎的過渡階段,受空泡遲滯性影響,空泡和航行體之間的轉(zhuǎn)彎運動一致性較差,易出現(xiàn)沾濕區(qū)域。文中主要分析航行體在圓弧曲線s1上運動時的空泡形態(tài),通過調(diào)整側(cè)滑角避免沾濕區(qū)域出現(xiàn),使偏航角ψ達到最大。1.4 計算方法驗證


本文編號：3062271