平板近壁面双孔通气气液两相流场的数值模拟研究

吕亚飞，张孟杰，刘涛涛，*，陈 杰，赵 欣

（1.北京理工大学 机械与车辆学院，北京 100081；2.中国北方车辆研究所，北京 100072）

0 引言

水下垂直发射航行体具有隐蔽性、机动性和突击性等优点，已成为各军事大国战略发展的重要方向。航行体出水载荷、弹道及姿态是水下发射技术的关键参数，由于穿越自由液面过程中存在复杂因素的干扰，如何确保航行体出水参数满足要求，已经成为亟待解决的水下发射技术难点之一[1]。近年来，国内外均发展了通气空泡技术来改善航行体在出水过程中的力学环境。作为一种特殊的通气空泡技术，多孔排气形成的覆盖航行体局部表面的等压气膜，可以有效改善航行体出水载荷、弹道及姿态[2]，该技术相关的科学问题近年来被提出并受到广泛关注。

多孔排气流场调控技术是利用发射前预置的高压气腔作为气源，在环境降压及贴体水流剪切下依靠向航行体边界层注入不可凝气体而形成，伴随着航行体的出水运动排气气泡持续空间扩张，逐渐由条带状气束发展成覆盖航行体较大部分外表面的周向融合的层状气膜[3]。出于研究问题的复杂性及研究对象的敏感性，国内外有关该技术的文献较少，主要集中在简单机理试验的初步探索，聚焦于气泡形态宏观发展演化过程的描述以及气膜形成后的整体流体动力特性的分析[4-7]，从一定程度上提高了人们对多孔排气流场结构演化过程的认知。

然而，从流动特征来看，多孔排气过程本质上为近壁面边界层同源多束射流流动问题，表现为典型的横射流流动过程。……