潜射航行体肩部通气流体动力特性数值研究

高山, 施瑶, 潘光

(1.西北工业大学 航海学院, 陕西 西安 710072; 2.西北工业大学 无人水下运载技术重点实验室, 陕西 西安 710072)

潜射航行体水下垂直发射过程一般包含3个阶段,即出筒阶段、自由航行阶段以及出水阶段[1]。在出水阶段,航行体头部穿越自由液面,空泡发生溃灭,对航行体结构产生较大的冲击载荷[2]。研究表明,通过人工通气的方法提高航行体空泡内压力可有效减小冲击载荷[3]。因此研究航行体肩部通气出水过程具有非常重要的意义。

国内外相关学者对通气空泡流开展了大量的工作,并取得了一定的成果。Reichardt等[4]首次提出利用人工通气的方法生成类似“超空泡”来改善航行体表面流体动力特性;基于此通气方法,后续许多学者开展了相关研究。Silberman等[5]研究了水翼在通气空泡流的振荡规律,获得了通气量与空泡流形态以及泡内压力之间的关系。王海斌等[6]在水洞开展了水下航行体通气超空泡的试验研究,研究了通气率和弗劳德数对空泡形态和模型阻力系数的影响;王复峰等[7]采用试验和仿真相结合方法对绕带空化器回转体通气过程进行了研究;张孝石等[8]在水洞研究了不同空化数下航行体表面压力脉动特性。孙铁志等[9]基于均质平衡流理论和动网格技术、SST湍流模型和各相间的质量输运方程,开展了通气位置对潜射航行体流体动力特性影响研究;李国良等[10]研究了通气时序、通气方式等对空泡形态以及出水载荷的影响;张素宾等[11]采用数值模拟方法,对航行体水下垂直发射过程的通气空泡流开展了研究,分析了通气空泡的演化规律及流动特征。……