细长体水下运动空化流场及弹道特性实验*

赵成功，王 聪，魏英杰，张孝石

(哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

细长体水下运动空化流场及弹道特性实验*

赵成功，王 聪，魏英杰，张孝石

(哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

为了研究细长体水下高速运动时空泡的产生、闭合及脱落特性，及影响细长体空泡形态及弹道特性的复杂因素等，初步开展了细长体模型水下高速运动的实验研究，分析了不同初始空化数下细长体模型在水中高速运动的一系列流动现象，重点研究了空泡的发展、闭合、尾部回射流和尾部脱落特性，以及轴对称细长体模型弹道特性与空泡形态变化之间的关系和转动特性随时间的变化历程等。结果表明：细长体水下高速运动时形成超空泡，空泡头部光滑透明，尾部凝结有汽水混合物且有交替脱落的含气漩涡；初始空化数对细长体的速度衰减有所影响；受初始扰动影响，细长体水下运动伴随有绕头部的转动且初始扰动影响细长体俯仰角随时间的变化历程。

多相流；汽化；湍流；细长体；空泡

细长体在水下高速运动时会伴随一系列复杂的流动现象，其表面附近的水会因低压而发生空化现象，当速度足够高时就会形成完全包裹细长体的超空泡。超空泡的形成使细长体在水下运动时的阻力明显减小，从而可大幅度提高细长体的水下运动速度[2]。物体在水下高速运动时空泡的存在对物体的流体动力特性、结构本身和弹道稳定性等都有重要影响[2]，且由于空泡的存在导致的流体动力特性与通常的水下运动体的流体动力特性不同，需要深入研究。……