空泡
- 激光诱导空泡冲击强化动力学特性*
0 引言激光诱导空泡冲击强化技术是利用激光在水下聚焦后击穿液体介质形成空泡[1-2]，利用空泡生长和溃灭阶段产生的指向固体壁面的射流和冲击波对工件进行冲击强化。与传统激光冲击强化技术相比，激光诱导空泡冲击强化技术能够利用低能量的激光器、较小的激光光斑和较高的频率对工件进行冲击强化加工[3-4]，已成为近期研究的热点问题之一。国内外众多学者都对激光水下冲击强化技术进行了研究，Mukai和Nithin[5-6]直接将工件浸没在液体中，以较小的激光能量和10～1
机电工程技术 2023年10期2023-11-13
- 弹丸倾斜入水尾拍运动特性实验*
弹丸入水后形成的空泡可以显著减小弹丸所受阻力，对于提高弹丸的射击精度和有效射程有着重要意义。但在入水运动过程中，受到扰动的弹丸常会周期性碰撞空泡壁面，即发生尾拍运动。尾拍过程中常伴随着空泡形态改变、射流冲击壁面以及弹丸往复运动现象的发生，对于弹丸入水空泡演化特性及稳定性影响较大。因此，对弹丸尾拍运动问题开展研究很有必要。近年来，弹丸尾拍运动受到了学者们的关注。国外方面，Ruzzene 等[1]建立了超空泡射弹尾拍动力学模型，并研究了射弹在尾拍冲击力作用下的
爆炸与冲击 2023年7期2023-07-27
- 自由场中液氮单空泡动力学特性的实验研究1)
],进而导致低温空泡变得更加模糊细碎,空化的多尺度效应会更加显著[17].探索低温介质中空泡的演化机制与运动学特性,可以进一步认知低温空化流动中复杂的物理机制,从而为液体火箭发动机稳定性提供有效数据和理论依据.随着航天工程与新能源等领域对低温介质空化流动研究的需求不断增加,低温介质空化流动的实验成为了研究的焦点[18-20].众多学者基于水翼、收缩扩张管等实验段对低温介质的汽液两相流动的流动特征进行了大量实验研究.Hord[21-22]最早进行了一系列液氢
力学学报 2022年9期2022-10-05
- 不同工况下螺旋桨空泡的水动力性能研究
荷螺旋桨容易产生空泡，空泡会带来振动、噪声、侵蚀的负面影响，还会降低螺旋桨的推进效率。工作于高负荷的螺旋桨通常包括3种载体：大负荷水面舰船、水面小型快速游艇和水下机器人。其中，大负荷水面舰船螺旋桨发生空泡现象十分常见[1-3]。通常采用空泡数相等方法，通过降低环境压强，在空泡水筒中进行模型试验或基于两相流和空化模型进行数值模拟。数值研究围绕捕捉空泡图的精度，开展螺旋桨网格生成方法、加密位置、湍流模型选择等研究内容。龚鹏[4]分别采用结构网格和非结构网格对其
哈尔滨工程大学学报 2022年5期2022-06-07
- 超空泡航行体三相流动演化特性
航行体借助通气超空泡的包裹，可大幅度地减小摩擦阻力[1]，提升航行体的运动速度。前苏联依靠这种技术于1960年研制出航速高达200 kn的“暴风”超空泡鱼雷，并于1977年装备部队。超空泡水下武器的发射方式多样、突防性强、破坏力大。同时超空泡在水下航行体减阻和降噪领域的潜在应用受到了国内外学者的广泛关注[2]。自然超空泡是航行体在高速运动中，其周围流体因压力降低到其饱和蒸汽压以下时产生的空化现象，当空泡尺度扩张到足以包裹航行体自身时，形成超空泡。自然超空泡
哈尔滨工程大学学报 2022年1期2022-02-16
- 非等强度多道冲击波作用下空泡溃灭机制分析
在着多重冲击波与空泡的作用问题。空泡在多重波系的作用下会发生复杂而剧烈的动力学瞬变行为，这一过程还伴随着流动状态的剧烈变化，其对设备稳定性与作用效果等影响显著，这一问题也是可压缩多相流中的一个重要问题。空化现象在工业生产与工程应用中广泛存在且应用前景广阔，是两相流体力学的一个物理基础问题，一直以来受到各个领域学者们的密切关注[6-9]。空化演化尤其是空泡溃灭过程往往伴随着复杂的现象且引起流场物理量剧烈变化[10]，学者们对此展开了大量研究。研究发现，空化泡
航空学报 2021年12期2022-01-10
- 通气空泡与超音速尾喷流耦合作用实验研究*
等。除此之外，超空泡减阻技术由于其高减阻率，已引起国内外研究人员的广泛关注[4]。其基本原理是，通过在航行体表面通气生成稳定包裹航行体的空泡，使航行体表面与液体介质隔离，从而大大减小航行体的摩擦阻力，减阻率可以高达90%以上。超空泡减阻技术彻底改变了水下航行器的运行模式，必将引起水下运载和武器装备技术变革。空泡减阻技术的核心之一是空泡生成与控制，以满足不同航行环境的需求。而对于采用以水冲压发动机为代表的喷气推进的水下高速航行体而言，射流与空泡耦合作用是不可
国防科技大学学报 2021年5期2021-10-10
- 水下垂直发射航行体尾空泡振荡演化特性
航行体尾部形成尾空泡[1]。在水下垂直向上运动过程中，尾空泡呈现显著的瞬态振荡演化特性，对周围流动产生明显影响，是航行体水下垂直发射过程的主要多相流动现象[2-3]。尾空泡发展演化会对水下发射流体动力产生重要影响，对其研究目前主要在压力振荡、演化形态以及气体与水(简称气水)掺混流态3方面进行。在压力振荡研究方面，鉴于尾空泡对航行体轴向弹道的严重影响，研究者基于气泡动力方程对尾空泡压力振荡进行模拟并耦合航行体运动求解，获得与试验吻合较好的压力振荡规律[4-5
兵工学报 2021年8期2021-09-23
- 硫酸溶液中声致发光空泡的质量传递
00)声致发光是空泡在破裂时产生高温、高压环境向外辐射可见光的现象，该过程受到许多因素影响，如液体性质、驱动声压幅值和频率、环境压力、溶液温度和气体含量等。早期对声致发光的研究主要在水中进行，近些年来声致发光在酸性溶液中的研究得到了极大发展，最主要原因就是在酸性溶液中空泡发光能量更加强烈，即使在白天也能用肉眼观测到。Sharipov等[1]研究发现空泡在硫酸溶液中发光强度是水中的15倍。Moshaii等[2]得出空泡在磷酸溶液中的发光强度是水中的20倍。空
承德石油高等专科学校学报 2021年4期2021-09-10
- 低弗劳德数通气超空泡初生及发展演变特性
710072)超空泡减阻技术通过生成包裹航行器的超空泡，避免了大部分航行体表面直接沾湿，从而实现航行阻力的显著减小和航行速度的大幅提高[1].通气超空化问题受到国内外研究学者的高度重视.通气超空泡通常分为两种泄气模式：回射流泄气和涡管泄气.前者通常发生在弗劳德数较大、重力因素可忽略的情况下[2]，后者通常出现在弗劳德数较低，重力对超空泡流型影响较大的情况下[3-4].众多学者研究得到了双涡管泄气超空泡与回射流泄气超空泡的转变条件[5].Skidmore[6
上海交通大学学报 2021年8期2021-09-02
- 自由场空泡溃灭过程能量转化机制研究1)
算空化强度,评估空泡溃灭带来的能量冲击成为流体力学中重要的研究方向.依据空间尺度不同,空化运动主要表现为宏观空化对流旋涡运动[2]和介观空泡脉动[3],其中大尺度的空穴是由大量空泡汇聚而成的[4].在1917 年Rayleigh[5]首先分析了在自由场中空泡溃灭的动力学行为,建立了基于不可压缩理想流体、忽略表面张力和黏性情况下的球形空泡溃灭常微分方程.随后的研究者分别应用实验与数值模拟的方法对复杂边界条件附近空泡溃灭的动力学行为开展了深入研究,发现在整个空
力学学报 2021年5期2021-05-31
- 旋转空化器中减速板作用的数值仿真研究
生空化，而形成超空泡[1]。超空泡具有广泛的用途，一方面采用产生的超空泡覆盖航行体的表面，减少壁面与水的接触，从而实现了水下航行体的减阻，其典型应用之一是俄罗斯的暴风雪号超空泡鱼雷[2]。近年来，随着研究的深入，超空泡在更广泛的领域得到了应用。利用超空泡表面高效的气液相变特性，超空泡被应用在海水淡化领域，用来代替多级闪蒸等传统的相变方法[3-4]。此外，利用超空泡形成和溃灭过程中产生的局部高温高压的特点，将超空泡用于溶液的杀菌[5]。在传统研究中，超空泡一
节能技术 2021年2期2021-05-14
- 不同空泡动力学模型在空泡振荡预测中的应用探讨
为空蚀主要是由“空泡溃灭—回弹—再溃灭”振荡过程中产生的高压冲击材料表面导致[2]。为了理论解析空泡振荡行为，最早由Rayleigh[3]提出了理论模型，建立了理想不可压缩流体中球形空泡的运动模型。之后，Plesset[4]在此基础上进行了一系列完善，引入泡内气体、考虑表面张力和液体黏性，建立了Rayleigh-Plesset（R-P）模型。为了进一步考虑液体可压缩性的影响，Herring、Gilmore和Keller[5]等学者进一步修正了R-P模型，提
水电与抽水蓄能 2021年2期2021-05-14
- 水下航行体双空泡相互作用数值模拟研究
剧降低会产生自然空泡，火箭发动机的高速燃气喷流在航行体尾部形成包含不可凝结气体的燃气泡，人工通气、高速出入水等也会产生空泡。为适应水下航行体向大水深、超高速、大机动、跨介质等方向发展的技术要求，弹体上的各种翼、舵、多级锥、尾裙等水动力部件越来越多，外形也不一定再是对称回转体，这就使得弹体表面的流动形态越来越复杂，在不同位置出现不同空泡的机会也越来越多。这些部位的不同空泡在生成、演化过程中存在复杂的相互作用。双空泡相互作用作为最基本的多空泡作用形式，是水下航
数字海洋与水下攻防 2021年2期2021-05-08
- 绕空化器回转体通气空泡流态特征实验研究
质发生汽化，形成空泡附着于航行体表面，随着气泡逐渐包裹整个航行体，航行体完全处于气相，形成超空泡现象。处于超空泡中的水下航行体所受阻力可大幅降低90%左右[1]，航行速度可以极大提高。目前实现超空泡主要有2种方法[2]：1)自然超空泡，即通过提高航行体速度或降低环境压力实现，而在开放水域里环境压力很难改变；2)通气超空泡，即在航行体头部低压区域通入不可凝结气体形成超空泡。相比于自然超空泡，通气超空泡具有易于实现且稳定等优点，多年来受到了大量国内外学者的广泛
哈尔滨工程大学学报 2021年1期2021-02-25
- 高速射弹并联入水过程空泡演化特性试验
时，发生空化形成空泡，空泡向后发展覆盖整个弹体，形成超空泡[1].处于超空泡包裹之中的射弹流体阻力急剧下降，因此超空泡射弹得到国内外学者的广泛关注[2].国内外对超空泡射弹的研究手段主要集中于理论、数值和试验研究.早期的理论研究大多基于Logvinovich等[3]的空泡截面独立膨胀原理对空泡发展过程进行描述.Lee等[4]利用能量守恒原理对射弹高速入水空泡生成、发展过程和闭合特性进行研究.Al’ev[5]基于细长体理论研究了细长锥形体在考虑压缩性影响时的
哈尔滨工业大学学报 2020年12期2020-12-14
- 通气空泡流动特性研究现状及进展
状空化阶段大尺度空泡团的发展、脱落以及溃灭过程使得船体和水中兵器壳体表面所受载荷呈现出很强的非定常特性,引起剧烈的结构振动并产生强烈的空化噪声[10-11]。然而,任何事情都是具有两面性。随着空化的进一步发展,空泡逐渐包裹整个绕流物体,使其与外界水体完全隔离,此时物体处于气相中运动,所受阻力大大降低,因而在军事和民用领域具有较大的应用潜力[12-13],超空泡螺旋桨和超空泡鱼雷则是其中的典范[14]。目前,超空泡的实现方式主要有两种,一种是在足够高的速度下
空气动力学学报 2020年4期2020-11-04
- 锥形叶片旋转空化器数值仿真研究
，形成一个整体的空泡时，就形成了超空泡[1]。超空泡的应用十分广泛，可通过超空泡覆盖的方式给水下射弹进行减阻，从而应用在水下超空泡鱼雷或者潜射弹体的发射阶段[2]。此外，利用超空泡产生的局部高温高压的特点，可以将超空泡用于溶液的杀菌[3]。传统研究中，可以通过数值模拟的方法对超空泡进行研究[4]，也可以通过实验的方法进行研究。实验中超空泡一般通过高速来流冲击或高速射弹产生[5]。前者需要借助庞大的循环水洞实验系统才能进行实验[6]，后者无法获得持续稳定的超
节能技术 2020年4期2020-10-22
- 全胚冷冻周期胚胎复苏后空泡对妊娠结局的影响
也备受关注。胞质空泡形成是胚胎体外培养过程中胞质异常的常见现象，可见于植入前胚胎发育的各个阶段以及冷冻解冻后的胚胎。本单位之前文献报道COS周期鲜胚移植中有空泡现象的胚胎表现出与种植率和妊娠结局无显著相关性的特点[2]，我们将空泡作为其中一个因素参与胚胎评分，COS周期中仅空泡较少的胚胎且空泡直径资料与方法一、研究对象回顾性分析2017年1月至2019年12月于重庆市遗传与生殖研究所就诊的行FET周期患者的临床资料。纳入标准：首次助孕且均为COS全胚冷冻周
生殖医学杂志 2020年9期2020-09-28
- 螺旋桨空泡与脉动压力及振动特性研究
82）0 引 言空泡通常发生在舰船的推进器、减摇鳍、支架和测速仪的表面，其中螺旋桨最容易产生空泡。对于军用舰艇，空泡引起的水下噪声一方面降低了自身的隐蔽性，另一方面也降低了自身声呐系统的工作性能；对于商用船舶，空泡引起的噪声、振动和剥蚀等，一方面会影响船舶的运行性能，另一方面也会影响海洋环境、海洋生物等[1]。Friesch 等[2]研究了螺旋桨梢涡空泡引起的宽带噪声与高阶脉动压力之间的关系。Konno 等[3]研究了螺旋桨梢涡空泡猝发现象的机理。Boss
船舶力学 2019年11期2019-12-25
- 攻角变化超空泡射弹冲击水面的流体物理现象研究
310004)超空泡流动技术被广泛地应用于超空泡鱼雷、高速射弹、反潜火箭和潜射导弹等水下和水面兵器的开发中,而掌握复杂状态下的超空泡流体物理性质,可以使兵器发挥最佳效果,因此相关研究倍受各方面的关注。顾建农等[1]研究了手枪子弹入水后产生的超空泡的形状。袁绪龙等[2]用空气炮进行了弹体模型的入水实验,并研究了弹道弯曲问题。徐胜利等[3]开发了用于研究超声速(超过水的声速)超空泡、直角转角向下发射的二级轻气炮,并进行了入水实验。与射弹从空气中冲击水面后在水中
弹道学报 2019年1期2019-03-27
- 一种基于独立膨胀原理的三维超空泡形态计算方法
膨胀原理的三维超空泡形态计算方法宋书龙1,2, 万亚民1, 李建辰1, 周景军1, 吕 瑞1(1. 中国船舶重工集团公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077; 2. 水下信息与控制重点实验室, 陕西 西安, 710077)针对超空泡鱼雷机动过程中流体动力计算需实时准确预报出三维空泡形态的问题, 文中基于空泡截面独立膨胀原理, 提出了一种三维非定常超空泡形态计算方法。通过与Logvinovich模型和计算流体力学(CFD)数值仿真方法的对比, 验证
水下无人系统学报 2019年1期2019-03-15
- 弹体水平入水的空泡扩展相关特性研究
杂性使得高速入水空泡的动力学问题并不能用数学方法完全解析，因此各种预测方法都不得不借助一些特定的假设来近似处理相关问题。May[1-2]研究了钢球垂直入水的问题后发现随入水深度的增加，弹体的动能损失大部分转化为产生空泡需要的能量，并指出这种原因可能是由空泡的径向扩展引起的。Birkhoff等[3]认为弹体在空泡截面上的动能损失转变为空泡的动能和势能并给出了垂直入水的空泡模型，Lee等[4]在Birkhoff等研究的基础上研究了弹体高速垂直入水的情况。Duc
振动与冲击 2019年4期2019-02-22
- 基于势流理论的回转体并联入水双空泡演化动力学研究∗
体外侧运动,致使空泡敞开及自由液面喷溅,形成入水空泡.作为典型跨界质过程的入水过程,涉及运动体、空气和水三者的耦合作用,具有高度非线性和非定常性,运动体的运动特性和流场特性都极为复杂.早在19世纪末,Worthinghton和Cole[1,2]利用闪光摄影技术对球体等垂直入水时产生的入水空泡进行了大量的试验研究,并对入水空泡流动现象做了开创性的描述.二战以后,在美国海军支持下,学者们针对入水过程开展了系统性的试验研究工作,其中代表性的有Waugh[3],B
物理学报 2018年22期2018-12-18
- 90°锥头弹丸不同速度下垂直入水冲击引起的空泡特性
击过程中形成入水空泡。空泡的形成、发展、闭合、溃灭对弹丸入水瞬间的运动特性、流体动力特性等方面具有重大影响，研究空泡产生的临界条件以及空泡壁面波动规律等对入水导弹、鱼雷和声纳浮标等的改进具有重要意义。近年来，许多国内外学者对低速入水问题进行了研究。Yan等[1]利用高速相机记录了低Froude数下球形自由落体入水过程中空泡形态的演变过程，得到了空泡发展规律的渐近线理论。Aristoff等[2-3]对轻质球体垂直入水问题进行了实验与数值研究，分析了球体动力学
爆炸与冲击 2018年6期2018-10-16
- 空化器形状对超空泡流场影响的数值模拟
，形成气泡，称为空泡。水下航行体高速航行时，周围压力骤降，液体汽化形成的小气泡在固液交界面上汇合形成较大的空泡以至于可以包裹水下航行体，该现象称为超空泡现象，合理利用超空泡现象对鱼雷等水下航行体的发展意义深远，该过程中涉及到的一系列复杂流体力学问题的解决都依赖于对空泡流动机理的准确把握。超空泡通常可以分为两种,即自然超空泡和通气超空泡。自然超空泡是指航行体在水下高速航行时自行形成的覆盖航行体表面的超空泡，此时超空泡形态依赖于控制空化器的形状；通气超空泡指水
兵器装备工程学报 2018年9期2018-10-11
- 基于NURBS曲面建模的三维空泡形态计算方法
214082)空泡减阻是一种革命性的减阻技术,也是实现水下航行体高速化的重要途径[1]。在空泡减阻问题研究中,对空泡外形轮廓的准确描述是设计航行体水下超空泡航行的重要依据[2],当水下航行体高速运动或人工通气形成空泡时[3],其空泡形态会直接影响水下航行体的流体动力,因此空泡形态研究是超空泡航行体设计与应用的关键所在。由于空泡流动的复杂性,目前还没有能够准确描述空泡形态的物理公式,其计算方法主要包括经验公式、Logvinovich原理[4]、势流理论的边
弹道学报 2018年2期2018-07-09
- 基于边界元法的带空泡航行体的附加质量研究
自然空化现象。带空泡航行体部分或者全部被附着空泡包围，其周围流场的特性和所受的水动力都与全湿流中存在很大不同。在全湿流中，附加质量仅仅与物体的形状和流体密度有关；而当发生空化时，附加质量还与空泡面的变形等存在很大关系[1]。目前，带空泡物体的附加质量的数值计算方法主要区别于空泡流的模拟，大体可以分为两类：界面追踪方法和两相流模型方法。界面追踪方法假设附着空泡流中存在明显的汽液交界面，通过独立膨胀原理或者边界元法来确定空泡外形（Kinnas和 Fine[2]
船舶力学 2018年2期2018-03-19
- 水下超声速气体射流诱导尾空泡实验研究∗
.一般而言,通气空泡泡内压更高,也更加稳定和容易控制,常用于改善水下航行器的局部水动力特性.其中,航行体肩部等其他部位的空化多属于自然空化,自然空化会在航行体表面形成很强的局部载荷,引起结构破坏和运动失稳.由发动机燃气流诱导形成的尾空泡则属于通气空化,其空泡在溃灭时引起的尾部压力脉动会造成发动机推力不稳定等问题.而目前国内外有大量关于两相射流和空化的独立研究,但关于两者耦合作用的研究却很少,尤其是外部流场流动状态下的两相射流问题.Karn等[1]对不同弗劳
物理学报 2018年1期2018-03-19
- 不同头型弹丸低速垂直入水实验研究
头弹丸入水过程中空泡的演变过程，比较分析了4种弹丸的入水空泡形态和空泡的闭合方式。结果表明，在垂直入水速度为2.8 m/s时，90°锥头、圆头、截锥体头弹丸入水后空泡均发生深闭合，其中90°锥头弹丸入水空泡最大，截锥体头型弹丸次之，圆头弹丸入水空泡最小，而平头弹丸入水后空泡发生了类面闭合；随着弹丸入水速度的增加，空泡分别发生准静态闭合、浅闭合、深闭合、表面闭合和类面闭合；在闭合点位置以上，空泡最大直径随水深的增加逐渐变小，而在闭合点位置以下，不同水深位置空
兵器装备工程学报 2017年11期2017-12-06
- 小攻角水下航行体定常空泡外形计算方法
角水下航行体定常空泡外形计算方法张晓东(海军装备部，北京 100841)水下航行体上的空泡在攻角、重力及航行体的外形影响下，空泡的迎水面外形与背水面外形并不对称，这种不对称空泡外形对空泡水动力或航行体弹道有极大影响。本文结合动量原理和空泡独立膨胀原理，在小攻角条件下建立了定常三维空泡外形的方法。空泡；水下航行体；空泡独立膨胀原理；重力流场0 引 言在人工通气超空泡的研究中已经发现重力（或浮力）和攻角对空泡的形态有很大影响。其中重力对水平超空泡的影响可分为2
舰船科学技术 2017年11期2017-11-27
- A Theoretical Study for Three-dimensional Cavity Re-entrant Jets
,1969.三维空泡回射流的理论研究陈玮琪 （中国船舶科学研究中心 水动力学重点实验室，江苏 无锡214082）空泡回射流以某个方向冲击空泡壁面是导致空泡发生不同脱落方式的重要原因，但是空泡回射流的方向目前认为是一个不确定量，需要人为指定。该文针对无界重力流场中的三维空泡，基于势流假设和积分方程推导了一个计算回射流角度和回射流截面面积的三角函数代数方程组，并且在小角度条件下给出了回射流角度和截面面积的理论解析式。研究表明，空泡回射流角度与空化器的攻角、阻力
船舶力学 2017年9期2017-10-11
- 绕回转航行体通气空泡末端泄气模式研究
绕回转航行体通气空泡末端泄气模式研究孔德才，裴金亮，于海涛，李 岩（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）通过布置在水下回转航行体表面的排气缝向已有自然空泡内通气，形成通气空泡，可改善航行体所受流体动力。基于试验研究和数值计算方法，分析通气空泡在傅汝德数（重力）、通气率共同影响下的形态特征和稳定性机理。结果表明，在不同傅汝德数和通气率下，空泡呈现两种不同的流动状态：一种是空泡在航行体表面不闭合，在回转航行体上部形成对涡结构，末端呈涡管状泄气模式；另一
导弹与航天运载技术 2017年4期2017-09-03
- 航行体云状空泡稳定性通气控制
01)航行体云状空泡稳定性通气控制张孝石，王 聪，魏英杰，曹 伟，许 昊( 哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨 150001)为研究水下航行体云状空泡稳定性，通过水洞实验对水下航行体模型云状空泡进行了实验研究，对比分析了不同空化数对水下航行体通气空泡稳定性的影响，分别分析了不同空化数下通气空泡发展、断裂和脱落等准周期性波动特性以及脱落速度和空泡发展对表面压力的影响，得到了通气对流动控制效果和局部不稳定性机理.结果表明：在通气作用下空泡内的透明部分逐渐增大，
哈尔滨工业大学学报 2017年8期2017-08-07
- 超空泡航行体控制面与主空泡相互作用分析
10073)超空泡航行体控制面与主空泡相互作用分析周后村， 向敏， 张为华(国防科学技术大学 航天科学与工程学院, 湖南 长沙 410073)基于有限体积法，采用均相流模型和流体体积方法开展超空泡航行体在不同空泡流型及不同控制面舵角情况下空化流场数值模拟，研究穿刺空泡情况下超空泡航行体尾部控制面与航行体主空泡之间的相互作用。数值模拟结果表明：航行体主空泡对控制面的影响表现为不同流型下控制面沾湿深度不同，沾湿深度变化量最大可达50%以上，控制面流体动力受沾
兵工学报 2017年5期2017-06-08
- 大气对水面空泡溃灭影响的研究
82）大气对水面空泡溃灭影响的研究陈玮琪（中国船舶科学研究中心 水动力重点实验室，江苏无锡 214082）建立了无界大气流场和有界水流场综合作用下的两相球空泡动力学模型，并基于这个模型研究了大气密度和流动对水面空泡溃灭压力的影响机理。结果表明，当空泡收缩到较小时，空泡的非线性动力学行为可以使大气密度或流动对空泡溃灭压力的影响迅速增大，大气密度越小，溃灭压力越大。出水；空泡；溃灭；大气；射流0 引 言由于空化对水利机械的破坏作用（空蚀），对空泡或气泡的研究很
船舶力学 2017年5期2017-06-05
- 空泡附加质量建模的改进
100841）空泡附加质量建模的改进张晓东（海军装备部，北京 100841）基于通过实验检验过的圆盘表面速度分布估算公式，对圆盘空泡附加质量的数学模型进行了改进，给出了更精确的空化圆盘附加质量计算公式，分析了原线性速度分布假设下的计算公式的准确性，建立了带两个空泡的航行体附加质量计算模型。改进的模型不仅反映了带空泡航行体的附加质量变化规律，而且因为模型是建立在实验数据基础上，所以可靠性更高。水下物体；空泡；附加质量0 引 言不带空泡的水下运动物体的附加质
船舶力学 2017年2期2017-05-04
- 三维水翼片空泡尺度效应研究
00)三维水翼片空泡尺度效应研究蒲汲君1，熊 鹰1，赵核毓2(1. 海军工程大学 船舶与动力学院，湖北 武汉 430033；2. 海军装备部驻上海沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室，上海 200000)针对三维水翼的片空泡尺度效应问题，建立 LES 湍流模型对三维水翼的片空泡生成情况进行计算研究。模拟了片空泡在一个周期内的生成和脱落过程，空泡计算结果与试验做了详细对比，发现 LES 湍流模型的计算结果与实验结果吻合较好，能较为完整的显示片空泡的脱落过程
舰船科学技术 2016年12期2017-01-16
- 水下航行体通气空泡溃灭特性研究
)水下航行体通气空泡溃灭特性研究张孝石， 王聪， 魏英杰， 孙铁志(哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001)通过水洞实验对水下通气航行体通气空泡进行实验研究，分析航行体通气空泡通气停止后空泡行为。为了研究通气空泡溃灭过程的脉动特性，通过高速摄像和动态测力系统测量航行体表面空泡演变过程和压力变化情况。实验结果表明：脱落空泡运动过程中，其形状变化可分为空泡凹陷、空泡断裂、空泡脱落和溃灭4个阶段。脱落空泡在近模型壁面发生溃灭时，通过表面压力传感
兵工学报 2016年12期2017-01-07
- 水深和弹体长径比对超空泡弹体阻力系数及空泡形状影响的实验研究
和弹体长径比对超空泡弹体阻力系数及空泡形状影响的实验研究施红辉， 周杨洁， 贾会霞， 朱棒棒(浙江理工大学 机械与自动控制学院, 浙江 杭州 310018)为研究超空泡射弹的运动规律，用高速摄影机拍摄了3种长径比的弹体，在6个不同的水深下产生的超空泡的运动过程，对超空泡与自由面相互作用过程进行了研究。结果表明：随着水深的增加，超空泡的体积会变小，持续时间会变短，弹体的阻力系数会增大；当超空泡可以完全覆盖住弹体的情况下，如果速度相同，随着弹体长径比的增加，超
兵工学报 2016年11期2016-12-16
- 运动体小扰动下入水空泡试验研究
动体小扰动下入水空泡试验研究蒋运华1,2,徐胜利2,周杰2(1.哈尔滨工程大学 航天工程系,哈尔滨 150001;2.清华大学 航天航空学院,北京 100084)针对运动体入水空泡问题,采用模型试验方法,在试验水箱中开展约束和不约束运动体姿态的入水试验。研究了有无扰动下的入水局部空泡与入水超空泡生成、发展下的空泡流动特性。分析了有无扰动下的空泡尺寸与弗劳德数和欧拉数之间的关系,给出了有无扰动下的入水空泡长度的变化规律,探讨了试验获得的各种空泡流动的机理。结
弹道学报 2016年1期2016-10-12
- 带前置定子的导管桨片空泡数值预报及梢涡空泡起始判别研究
置定子的导管桨片空泡数值预报及梢涡空泡起始判别研究方国强1，钱正芳2，蒋靖伟2 （1. 海军991办公室，北京 100841；2. 海军装备研究院，北京 100161）对水下航行体后带前置定子的导管桨片空泡和梢涡空泡起始进行研究。首先，采用基于混合网格的RANS 求解器结合 Singal 空泡模型，数值模拟带前置定子导管桨片空泡形态，并与试验结果进行对比，预报的片空泡形态与试验结果吻合良好，表明用该方法预报水下航行体后带前置定子导管桨片空泡可行；其次，对水
舰船科学技术 2016年5期2016-08-18
- 通气空泡内部流场结构实验研究
14082）通气空泡内部流场结构实验研究王 志，李 鹏，许统华，徐良浩，张国平，陈伟政（中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）采用人工通气的办法在水下航行体表面生成通气超空泡可以大幅降低水下航行阻力。保持通气空泡的形态稳定是保证航行体水下流体动力稳定的前提，因此需要了解通气空泡内部气体流动结构及其与空泡泄气方式的相互影响规律。该文建立了通气空泡内部流场结构的实验测量装置，并运用PIV（粒子成像测速）方法对通气超空泡内流场结构进行了测量，归纳了通气
船舶力学 2016年11期2016-05-04
- 小攻角下航行体三维非定常空泡形态理论预示方法
航行体三维非定常空泡形态理论预示方法程少华，权晓波，于海涛，翟章明，王占莹 （北京宇航系统工程研究所，北京100076）小攻角下水下航行体高速运动时会形成不对称、非定常空泡，空泡形态是水下流体动力及弹道设计的主要依据。该文基于空泡独立膨胀原理，考虑横流对独立空泡发展的影响，建立了带攻角状态下空泡形态理论计算模型。针对典型工况开展计算获得了航行体迎背流面空泡长度、空泡压力变化过程，并与试验数据进行比对以验证模型的合理性。空泡形态；局部空化；独立膨胀原理；流体
船舶力学 2015年8期2015-04-26
- 内流式阀件中的空化抑制新方法探究
的气核子长大形成空泡。空泡遇到高压溃灭，产生压力辐射，进而形成噪声和腐蚀元件壁面[1～3]。国内外许多学者通过流场分析和实验手段对空化影响因素进行了研究，发现影响空化的最直接因素是流场压力分布[4]。基于这一结论，一些学者通过改进液压元件局部结构来改善压力分布达到抑制空化的目的。Heron[5]改进传统锥阀、滑阀阀口后部流道的剖面形状使得流束在阀口下游形成稳定旋涡，旋涡离心力促使气泡向涡核聚集以避免溃灭，从而降低噪声。Hisanori[6]等对比例溢流阀噪
液压与气动 2015年10期2015-04-16
- 阻断p38丝裂原活化蛋白激酶在细胞空泡形成中的作用＊
缩、膨胀、分裂和空泡形成等形态学的改变。化学和生物活性物质诱导细胞形成的细胞质空泡是一种显著且常见的现象［1－2］，此外，细胞空泡也能自发形成［3］。细胞空泡化的程度主要取决于细胞类型［4－5］，有些细胞极易发生空泡化，有些细胞则很难形成空泡。有报道表明［6－7］，细胞空泡就好比是细胞内帮助消化的酸性区域。这个酸性区域的组成、来源及形成机制除了取决于细胞类型，也取决于细胞空泡的诱导剂。有学者认为［8－9］，细胞的自体吞噬介导了空泡形成，细胞空泡可能代表了某
重庆医学 2014年22期2014-09-22
- 空泡外形对超空泡航行体机动回转运动影响
个航行体表面。超空泡航行体表面大部分由空泡包围，流体介质由水变为汽/气体。汽/气体密度较水密度小两个量级，而据空泡生成机理，空泡内压力为常数，航行体表面所受汽/气体压力处处相等。超空泡航行体的力学特征使超空泡航行体流体动力设计原理及方法完全不同于常规水下航行体。常规水下航行体流体动力依赖于航行体外形，流体动力设计主要为航行体外形设计。超空泡航行体流体动力则决定于空泡生成后航行体的沾湿表面，外形设计主要为航行体沾湿表面设计。沾湿表面不仅决定于航行体外形，亦决
振动与冲击 2014年16期2014-09-08
- 轴对称超空泡流振动频率特性
150001)超空泡减阻技术的应用可以使水下运动体的摩擦阻力大大降低,为水下高速运动提供不可或缺的条件。而保证超空泡减阻的一个重要条件就是空泡的稳定性,稳定的空泡流可以使航行体阻力大大减小,不稳定的空泡则会对航行体造成损害。空泡稳定性的问题直接关系到水下高速运动体的受力状态与运动的稳定性。因此,研究空泡的稳定性具有重要的意义。目前,针对超空泡的稳定性已经开展了许多相关的研究工作。Serebryakov[1]基于细长体理论和诱导模型,提出一种水下高速运动体轴
弹道学报 2014年3期2014-08-28
- Particle removal by an oscillating bubble in the pipe*
：054910.空泡应用于管道内粒子移除的研究*徐 明†1，胡国良1，邹 俊2，吉 晨21.华东交通大学机电工程学院，南昌 330013 2.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州 310027研究了刚性管道中粒子在振动空泡的作用下移除的过程，振动空泡由一个55 V的低压电路产生。高速相机记录了空泡作用下粒子的动力学行为及空泡的形状变化过程，高速相机的帧率设为15 000 f／s。结果表明：粒子的移除速度受空泡产生的初始位置和空泡在管道中的轴向长度
机床与液压 2014年3期2014-06-09
- 基于Logvinovich原理射弹超空泡形态解析解研究
国内外针对射弹超空泡形态已有许多研究，其计算主要通过由实验数据拟合的经验公式[1－3]、CFD软件仿真[4]和基于Logvinovich原理的数值计算[5－7]3 种 途 径。 本 文 基 于 Logvinovich 原 理、Riabouchinsky[8]空泡闭合模型和射弹动力学方程，通过适当简化，推导出射弹运动过程中空泡形态解析解和空泡参数的计算公式。计算结果与经验公式吻合良好，说明本文推导的正确性。1 方程的建立1.1 参考坐标系超空泡射弹高速运动，
弹道学报 2013年1期2013-12-25
- 可压缩涡流场中空泡运动规律及声辐射特性研究*
的低压区内生成的空泡，被涡流场捕捉后，会发生如延展、撕裂、射流等一系列复杂的运动[2-6].船舶高速航行时，螺旋桨旋转在船后形成涡流场，而尾迹内存在大量的空泡[7]，同时空泡在坍塌、溃灭过程中会对螺旋桨表面产生剥蚀，并辐射大量噪声，对于隐身性、安全性要求较高的军用舰船，不仅会使其易被敌方侦测而暴露位置，且会对舰船的强度及操纵性造成负面影响.因此，研究涡流场中的空泡运动规律及声辐射特性，有助于提高舰船航行的安全、隐蔽性，具有较高的工程实用价值.空泡辐射噪声的
物理学报 2013年11期2013-02-25
- 水下通气空泡航行体结构模态及冲击响应研究
数下包裹航行体的空泡形态不同，当航行体处于部分或全部空泡包裹状态下，由于空泡以及水的作用，航行体的振动特性也发生了改变，在此状态下，若依然采用真空中或完全沾湿状态下的动力学特性参数，就会对其动力学分析结果产生很大影响.因此，考虑通气空泡对于水下航行体的动力学特性影响显得更加重要.近年来，很多学者都对空泡对水下航行体结构动力学行为的影响做了许多相关的研究.由于目前国内外还没有一套成熟的理论体系描述带空泡结构的振动，主要的方法都是基于有限元软件对其进行仿真，比
哈尔滨工业大学学报 2012年3期2012-11-16
- 通气量对超空泡生成与维持影响实验研究
气的方法来生成超空泡后，人工通气超空化引起了国内外学者的广泛关注。从已知的文献来看，目前对通气超空泡的研究主要集中于空化器［4－5］、通气角度对超空泡形态和航行体减阻效果的影响［6］，及通气率对空泡形态的影响［7］，尚未见到有关通气超空化通气流量对空泡生成和维持的研究内容。作者在多年的水洞和水池实验中发现，空泡生成过程是不稳定的。超空泡航行体在超空泡生成阶段，航行体从全沾湿状态发展到局部空化状态，再发展到超空化状态，伴随着航行体流体动力的剧烈变化，航行体的
实验流体力学 2012年2期2012-11-15
- 非定常人工通气超空泡数学仿真与分析
非定常人工通气超空泡数学仿真与分析王改娣, 吕艳慧, 邹启明(中国船舶重工集团公司 第705研究所, 陕西 西安, 710075)针对人工通气超空泡涉及因素多、时变特性强、实现难度大、成本代价高的复杂工程问题, 开展了非定常人工通气超空泡数学仿真研究。根据Logvinovich的空泡截面扩展独立性原理, 建立了非定常通气超空泡形态模型,给出了仿真计算方法, 对影响超空泡形态的因素进行了动态仿真计算, 得到了不同充气参数和运动参数下空泡形态变化规律以及与航行
水下无人系统学报 2012年5期2012-05-28
- 时域螺旋桨空泡噪声的球空泡脉动体积方法
041）0 引言空泡声学特性成为一个系统的研究课题有50多年的历史。单个球空泡的声学特性理论是比较完整的，而螺旋桨空泡噪声由于其复杂性，在很长时间里，对螺旋桨空泡噪声过多地依靠试验模拟。预报空泡噪声的理论工作，还是一个尚未完全解决的问题。1 舰船螺旋桨空泡求解螺旋桨空泡是一个十分复杂的问题，有些问题在机理上尚未完全解决，加之空泡范围和空泡形状也难以用试验方法准确验证，这都给空泡预报带来相应的困难。螺旋桨三维空泡问题有2种求解方法，一种是Kinnas和Lee
舰船科学技术 2012年2期2012-03-07