低弗劳德数通气超空泡初生及发展演变特性

许海雨，罗 凯，黄 闯，左振浩，古鉴霄

(西北工业大学 航海学院，西安 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]在试验中发现航行器模型在小尺寸水洞中空泡以双涡管模式泄气，而在大尺寸水洞中空泡以回注射流模式泄气.Karn等[7]通过试验研究了不稳定来流对超空泡形态及泄气方式的影响，指出闭合区泡内外压差是引起空泡泄气方式转变的原因.Rashidi等[8]通过水洞试验及数值仿真方法研究了通气超空泡的回射流现象，捕捉到空泡内气体向空化器方向流动，并发现空泡内有明显气体旋涡.王志等[9]采用离子图像测速(PIV)技术对通气超空泡内气体流动结构开展研究，发现了3种典型的空泡流动结构并对每种结构的成因进行了分析.Wang等[10]采用试验与数值模拟相结合的方法建立了通气超空化数值模型，模拟了涡管泄气和回射流泄气超空泡，并对其流动结构开展了研究.张孝石等[11]在水洞中开展了通气量对航行体云……