水下通气空泡航行体结构模态及冲击响应研究

何乾坤，张嘉钟，魏英杰，王 聪

(哈尔滨工业大学 航天学院，150001 哈尔滨，heqiankun@foxmail.com)

水下航行体在水中运动时，其表面某些部位的压力会因绕流的作用而降低，从而产生空化现象［1］.当流场发生空化后会产生强烈的噪声、冲击和振动，而且在不同空化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，比如Adina、Ansys+CFX、Comsol、Abaqus+Fluent 等仿真软件.如E.Alyanak［2］研究了超空泡鱼雷的动力学行为，并对其结构进行了优化.M.Ruzzene［3］建立了超空泡水下航行体的尾部与空泡壁上下撞击的力学模型，并分析了在冲击力作用下航行体结构动力学响应.杨传武［4-5］采用有限元方法分析了超空泡水下航行体的固有特性，并计算了冲击载荷作用与动态轴向载荷作用下超空泡航行体的结构响应.尽管国内外对于超空泡水下航行体的振动有一定研究，然而对于通气空泡水下航行体的动力学特性研究依然较少，而航行体在被局……