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超空泡航行体尾舵展开过程水动力载荷数值研究
1
作者 王中 王梦豪 +2 位作者 彭远鸣 卢蕊 周景军 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期28-34,共7页
超空泡航行体全沾湿航行阶段尾舵展开过程的流体动力载荷对于航行体稳定性分析以及尾舵机性能设计具有重要影响。建立了基于重叠网格技术和网格域间相对运动思想的尾舵展开过程数值计算方法;结合超空泡航行体设计需求,研究了尾舵不同展... 超空泡航行体全沾湿航行阶段尾舵展开过程的流体动力载荷对于航行体稳定性分析以及尾舵机性能设计具有重要影响。建立了基于重叠网格技术和网格域间相对运动思想的尾舵展开过程数值计算方法;结合超空泡航行体设计需求,研究了尾舵不同展开速率、不同攻角状态展开以及尾舵展开前后的水动力载荷变化规律;通过对尾舵附近速度矢量场、压力场以及尾舵表面压力系数分析,揭示了尾舵不同状态的流体动力载荷变化原因。研究成果对超空泡航行体尾舵展开过程流场特性研究具有重要参考价值,同时为尾舵机性能设计提供了重要设计依据。 展开更多
关键词 超空泡航行体 尾舵 数值计算 水动力
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航行体水下发射过程气幕降载特性
2
作者 施瑶 鲁杰文 +2 位作者 杜晓旭 高山 任锦毅 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期211-219,共9页
水下发射过程中在筒口附近形成气幕通道,可有效降低航行体出筒过程中表面高频脉动载荷.基于流体体积(VOF)均质多相流理论、标准的RNG k-ε湍流模型及重叠网格技术,研究筒口气幕对航行体表面脉动载荷的影响规律,分析气幕环境下的流场结... 水下发射过程中在筒口附近形成气幕通道,可有效降低航行体出筒过程中表面高频脉动载荷.基于流体体积(VOF)均质多相流理论、标准的RNG k-ε湍流模型及重叠网格技术,研究筒口气幕对航行体表面脉动载荷的影响规律,分析气幕环境下的流场结构及流体动力演变特性,对比不同横流强度、燃气质量流率下气幕流场结构演变和出筒降载效果.结果表明,航行体出筒过程中,喷嘴喷出的高速燃气近似覆盖了航行体表面,并逐渐在发射筒口周围形成一个气体通道,显著降低了航形体表面载荷;有气幕条件下,航行体所受力矩与表面载荷均出现明显降低,其中所受力矩峰值降低了80.3%,航行体表面压力峰值最大降低了81.2%;提高横流速度,航行体表面压力峰值最大增加了56.7%;在质量流率由2 kg/s提高到16 kg/s时,航行体所受力矩降低了80.8%,表面压力峰值最大降低了82.8%. 展开更多
关键词 航行体 多相流 脉动载荷 气幕降载 水动力特性
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通气条件下带栅格翼水下航行体数值仿真研究
3
作者 陈泰然 胡宏伟 +2 位作者 谭树林 杨国欣 何燕飞 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期501-511,共11页
栅格翼可通过自身受到的流体力改善水下航行体姿态,通气技术可以通过改善水下航行体表面流体载荷稳定其姿态,将通气技术应用于带栅格翼航行体有望大幅提高航行体水下垂直运动的稳定性.文中采用重叠网格技术和六自由度求解器对水下航行... 栅格翼可通过自身受到的流体力改善水下航行体姿态,通气技术可以通过改善水下航行体表面流体载荷稳定其姿态,将通气技术应用于带栅格翼航行体有望大幅提高航行体水下垂直运动的稳定性.文中采用重叠网格技术和六自由度求解器对水下航行体运动和流场演化进行了数值模拟,通过与实验结果对比验证了所采用数值计算方法的准确性,分别探究了航行体安装栅格翼和通气以及不同通气率对带栅格翼水下航行体运动稳定性的影响.结果表明:通气和安装栅格翼可以降低航行体水下运动时的偏转角,有利于提高其运动稳定性,其中栅格翼的作用更明显.带栅格翼航行体随着通气率的增加,偏转角减小,当通气空泡长度发展到航行体质心位置以下时,产生与偏转角方向相反的回正力矩,当通气空泡将栅格翼包裹,栅格翼对航行体稳定作用失效,这对通气条件下水下航行体加装栅格翼具有重要的指导意义. 展开更多
关键词 水下航行体 栅格翼 通气空化 通气率 水动力
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基于光滑粒子流体动力学的波浪中航行体入水数值模拟 被引量：1
4
作者 管祥善 孙鹏楠 +1 位作者 李江昊 孙龙泉 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期85-95,I0002,共12页
航行体在波浪条件下高速入水的运动响应和载荷特性是其研发设计过程中需要重点考虑的问题,为了对该问题进行精准预测,采用无网格光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,提出了一种新型周期性波浪边界技术,利用... 航行体在波浪条件下高速入水的运动响应和载荷特性是其研发设计过程中需要重点考虑的问题,为了对该问题进行精准预测,采用无网格光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,提出了一种新型周期性波浪边界技术,利用四元数法计算物体六自由度运动,建立了波浪条件下入水模拟的数值水池。通过对静水中方块体垂直落水和航行体倾斜入水运动轨迹和冲击载荷的模拟,对比于实验参考结果,验证了数值模型的计算精度。随后,在SPH数值波浪水池中对航行体在不同波浪相位角下的高速入水过程开展研究,结果表明航行体弹道稳定性受到波浪相位角影响显著,0°相位角入水时弹道最为稳定。该新型SPH数值水池能够实现航行体波浪中入水过程的精确预报。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 航行体入水 周期性边界 造波 四元数法
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航行体出水过程空化结构演变与溃灭载荷特性研究
5
作者 高山 施瑶 潘光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期306-314,共9页
高速航行体肩部附着空泡穿越自由液面过程中发生溃灭现象,将产生巨大的冲击载荷,严重影响航行体出水姿态和结构安全性。该研究采用改进型分离涡模型,建立了水下发射非定常空化特性数值模拟方法。结果表明:航行体附着空泡出水过程自上而... 高速航行体肩部附着空泡穿越自由液面过程中发生溃灭现象,将产生巨大的冲击载荷,严重影响航行体出水姿态和结构安全性。该研究采用改进型分离涡模型,建立了水下发射非定常空化特性数值模拟方法。结果表明:航行体附着空泡出水过程自上而下发生溃灭现象,在溃灭末期收缩为较小的孤立空泡,溃灭产生的高速射流冲击结构表面;在出水过程中,水面附近的“反向旋转涡对”导致附着空泡发生了快速溃灭现象,以发卡涡为代表的壁面涡旋结构发展明显受到附着空泡的抑制;空泡溃灭末期的孤立泡产生了巨大的冲击压力峰值,对航行体结构安全性将造成巨大破坏。初期航行体迎流侧空泡溃灭行为也会导致较大的压力峰值出现。 展开更多
关键词 航行体 出水 空泡 溃灭载荷 发卡涡
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带气囊结构航行体入水回收动力学特性研究
6
作者 职明洋 燕国军 +1 位作者 孙龙泉 王鹏霄 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期943-959,共17页
针对大尺度模型入水航行体的回收问题,为避免结构入水下落产生的过大入水深度对发射平台的安全造成威胁,并提升模型航行体的回收效率.文章设计了一种带气囊的航行体结构,认为气囊自空中释放并与航行体同步入水,经上浮后确保结构回收,并... 针对大尺度模型入水航行体的回收问题,为避免结构入水下落产生的过大入水深度对发射平台的安全造成威胁,并提升模型航行体的回收效率.文章设计了一种带气囊的航行体结构,认为气囊自空中释放并与航行体同步入水,经上浮后确保结构回收,并给出了模型具体的设计参数.同时基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)算法建立了带气囊结构入水回收的数值计算模型,结合相关球体入水以及AUV头段入水试验结果,验证了数值方法的有效性并选取了本模型的无关性网格尺度.在此基础上,开展了不同气囊体积下航行体垂直入水回收的计算,选取了该结构对应的最佳气囊体积.随后,针对不同入水参数(入水速度、攻角以及气囊固定位置)进行了带气囊结构航行体入水回收过程的对比分析.研究结果表明,气囊体积对回收效率的提升具有正相关作用,且在体积的选取中应兼顾回收效率与气囊内压响应;入水速度的增加诱导系统运动规模同步增加,不利于回收的进行;入水攻角以及气囊固定位置的不同造成不同阶段航行体偏转运动的差异,气囊固定在航行体中部且较大的入水攻角有利于航行体模型的入水回收. 展开更多
关键词 航行体回收 结构入水 气囊 姿态偏转 耦合欧拉-拉格朗日方法
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带椭球形气囊航行体落水-上浮过程仿真
7
作者 包健 马贵辉 +2 位作者 孙龙泉 陈惟楚 李明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期206-218,共13页
针对水下发射模型试验中的模型低速落水问题,提出一种带椭球形气囊的航行体落水回收方案,两个气囊等距分布在航行体两侧,航行体与气囊之间用连接带相连。数值仿真基于Abaqus的耦合欧拉-拉格朗日方法,通过对比AUV头段入水的试验结果和仿... 针对水下发射模型试验中的模型低速落水问题,提出一种带椭球形气囊的航行体落水回收方案,两个气囊等距分布在航行体两侧,航行体与气囊之间用连接带相连。数值仿真基于Abaqus的耦合欧拉-拉格朗日方法,通过对比AUV头段入水的试验结果和仿真结果,验证数值方法的有效性。分析在不同姿态角和不同初始囊压的条件下,带气囊航行体低速落水后的运动过程、囊压变化以及连接带的受力情况。研究结果表明,航行体姿态角是影响落水-上浮过程的最重要因素,初始囊压次之;对于最大落水深度、囊压峰值、拉力峰值而言,趋于垂直落水的工况更加危险,最大落水深度为1.33倍航行体长度,最大囊压为3.7倍基准囊压,连接带最大拉力为2.2倍航行体重力。这些结论可为航行体落水回收的方案设计与结构参数设计提供参考依据。 展开更多
关键词 航行体 气囊 落水冲击 耦合欧拉-拉格朗日方法
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超空泡航行体锥段结构对其尾拍运动影响的数值研究
8
作者 张亮 胡常莉 吴小安 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期828-836,共9页
超空泡航行体的外形设计关乎其尾拍运动特性。为获得航行体的锥段结构对其尾拍运动特性的影响规律,采用动网格技术结合流体体积多相流模型、SST k-ω湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型,对4种不同锥段结构的航行体尾拍运动特性开展数值模... 超空泡航行体的外形设计关乎其尾拍运动特性。为获得航行体的锥段结构对其尾拍运动特性的影响规律,采用动网格技术结合流体体积多相流模型、SST k-ω湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型,对4种不同锥段结构的航行体尾拍运动特性开展数值模拟研究,分析超空泡航行体的尾拍运动过程及弹道特性。研究结果表明:在一定俯仰角速度扰动下,航行体锥段结构变化对其尾拍稳定性的影响体现出非线性特点,锥段部分过长或过短均会导致航行体的肩部沾湿而形成二次空泡,二次空泡的发展会抑制航行体尾部沾湿,从而回转力矩无法促使俯仰角减小,导致尾拍运动失稳,弹道稳定性较差。该研究成果可为超空泡航行体外形设计提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 超空泡航行体 锥段结构 尾拍运动 6自由度
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X舵与十字舵水下航行体水动力系数的对比
9
作者 胡芳芳 章君强 +1 位作者 李旺 鄢蕾 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第4期35-39,共5页
为了满足工程上水下航行体X舵水动力构型快速设计需求,需掌握X舵的操纵水动力特性,并建立适用于X舵水下航行体的水动力系数预报方法。本文采用数值模拟的方法,对比研究十字舵和X舵水下航行体的水动力系数和压力分布特性。结果表明,设计... 为了满足工程上水下航行体X舵水动力构型快速设计需求,需掌握X舵的操纵水动力特性,并建立适用于X舵水下航行体的水动力系数预报方法。本文采用数值模拟的方法,对比研究十字舵和X舵水下航行体的水动力系数和压力分布特性。结果表明,设计参数相同的情况下,有围壳、无围壳2种模型下X舵的动稳定性系数均低于十字舵,围壳对上方向舵和X舵的压力分布影响均在舵板前缘区域,约为舵板弦长的20%,且围壳对十字舵水动力系数和压力分布的影响均大于X舵。在此基础上,通过不同展长方案下十字舵和X舵水下航行体的线性水动力系数数值研究,得到X舵与十字舵水下航行体水动力系数之间的比例系数,从而提出基于十字舵水动力系数和X舵与十字舵水动力系数的比例特性实现X舵水动力系数快速预报的工程方法。 展开更多
关键词 水下航行体 操纵性 水动力系数 十字舵 X舵
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航行体不同角度入水的空泡流体特性研究
10
作者 王立斌 马国鹭 +1 位作者 张浩 彭小武 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第2期8-14,共7页
为研究航行体不同俯仰角入水空化演变规律及空泡流体特性,基于Realizable k-ε湍流模型和VOF多相流模型,建立航行体不同俯仰角入水数值模型,开展数值方法验证,数值模拟结果与实验测试结果吻合。基于此,研究航行体入水空化过程演变机理... 为研究航行体不同俯仰角入水空化演变规律及空泡流体特性,基于Realizable k-ε湍流模型和VOF多相流模型,建立航行体不同俯仰角入水数值模型,开展数值方法验证,数值模拟结果与实验测试结果吻合。基于此,研究航行体入水空化过程演变机理及其不同俯仰角水空泡内流体分布规律和空化阶段演变特性。研究结果表明,依据空泡内流体分布变化规律空化过程可分为空泡的表面闭合阶段、饱和阶段、深度闭合阶段和溃灭阶段;在入水速度一定的情况下随航行体入水俯仰角增大空泡生成速率降低、空泡内的水蒸汽体积增长率减小、水蒸汽体积含量峰值变小、空泡饱和阶段的空气体积变大,体积范围为6%~9%;空泡表面闭合无量纲时间随入水俯仰角从-10°变化到10°呈对数趋势增长,空泡饱和无量纲时间近似线性递减,空泡深度闭合无量纲时间基本不受俯仰角变化影响。 展开更多
关键词 航行体 空化 俯仰角 流体分布特性
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超空泡航行体的可视化控制仿真实验设计
11
作者 白涛 王星杰 韩云涛 《实验室科学》 2024年第1期66-71,共6页
为解决在水下航行体控制教学中存在的学生对控制结论的理论仿真曲线和实际控制效果难以充分联系的问题,对一种超空泡航行体模型的可视化控制仿真实验的设计进行了研究。实验首先建立了超空泡航行体的三维可视化模型,然后将模型带入具有... 为解决在水下航行体控制教学中存在的学生对控制结论的理论仿真曲线和实际控制效果难以充分联系的问题,对一种超空泡航行体模型的可视化控制仿真实验的设计进行了研究。实验首先建立了超空泡航行体的三维可视化模型,然后将模型带入具有PID控制算法的Simulink仿真环境中进行可视化仿真,最后对可视化仿真界面和传统仿真曲线中的超空泡航行体的状态参数变化进行对比。实验结果表明,超空泡航行体状态参数的变化符合控制要求,且在可视化界面和传统仿真中具有一致性。学生在实验中能够直接观察控制效果,有利于培养学生掌握控制系统计算机辅助设计的能力,并建立独立思维及创新意识。 展开更多
关键词 SOLIDWORKS 超空泡航行体 可视化控制仿真实验 执行机构
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冲击载荷作用下航行体典型部段结构力学分析
12
作者 方登建 刁震霆 金凯 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期93-100,共8页
对于航行体水下垂向破冰过程,航行体典型部段受荷载特征存在很大不确定性。因此,基于ALE流固耦合算法,运用LS-DYNA软件对航行体部段壳体厚度、材料屈服强度两个参数下部段的力学响应进行了求解分析。结果表明:航行体Ⅰ-Ⅱ级部段在破冰... 对于航行体水下垂向破冰过程,航行体典型部段受荷载特征存在很大不确定性。因此,基于ALE流固耦合算法,运用LS-DYNA软件对航行体部段壳体厚度、材料屈服强度两个参数下部段的力学响应进行了求解分析。结果表明:航行体Ⅰ-Ⅱ级部段在破冰过程中所受应力大于Ⅱ-Ⅲ级所受应力,这与部段后端相连部段的惯性力有关;部段的t/D(壳体厚度与航行体外径之比)由0.009增加至0.012,Ⅱ-Ⅲ级部段应力由362.9 MPa下降至323.4 MPa,Ⅰ-Ⅱ级部段应力由326.4 MPa下降至222.3 MPa,Ⅱ-Ⅲ级部段应力下降趋势较Ⅰ-Ⅱ级部段更加明显;使用钛合金材料的两个部段结构强度均满足设计要求,使用碳纤维材料的Ⅰ-Ⅱ级、Ⅱ-Ⅲ级部段所受应力分别超过了其许用应力7.4%、21.2%,使用镁合金材料的Ⅰ-Ⅱ级应力超过材料屈服极限29.7%、Ⅱ-Ⅲ级超过屈服极限3.2%。 展开更多
关键词 航行体 冲击载荷 结构力学 典型部段
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内波作用下水下航行体应急上浮的运动及水动力数值模拟研究
13
作者 黄苗苗 张楠 +1 位作者 李迎华 王文涛 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期1283-1293,共11页
海洋内波是边缘海普遍存在的现象,非线性内波尤其是大振幅的内孤立波对于水下航行体的安全航行具有重要影响。本文首先采用RANS方法结合运动控制方程,开展内波作用下的水下航行体自由运动过程数值模拟及分析,结果显示,在不采取主动操控... 海洋内波是边缘海普遍存在的现象,非线性内波尤其是大振幅的内孤立波对于水下航行体的安全航行具有重要影响。本文首先采用RANS方法结合运动控制方程,开展内波作用下的水下航行体自由运动过程数值模拟及分析,结果显示,在不采取主动操控措施的情况下,水下航行体被内波快速拖入波谷。然后对该耦合运动过程开展详细分析。在此基础上采用数值计算方法重点研究遭遇内波后实施紧急操控后的应急上浮运动,详细分析该过程的运动及流场特征,并进行理论对比分析。 展开更多
关键词 内波 水下航行体 应急上浮 数值模拟
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航行体水下连续发射尾涡遭遇与运动干扰特性
14
作者 施瑶 任锦毅 +2 位作者 高山 潘光 权晓波 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3195-3203,共9页
为研究不同发射时间间隔下航行体水下连续发射尾涡干扰与弹道特性,基于Realizable k-ε湍流模型和能量方程、流体体积方法和重叠网格技术,开展数值方法和网格无关性验证,数值模拟结果与实验测试结果吻合度较好。建立航行体水下连续发射... 为研究不同发射时间间隔下航行体水下连续发射尾涡干扰与弹道特性,基于Realizable k-ε湍流模型和能量方程、流体体积方法和重叠网格技术,开展数值方法和网格无关性验证,数值模拟结果与实验测试结果吻合度较好。建立航行体水下连续发射数值模拟方法,研究航行体尾流区涡结构的演变机理、次发航行体表面压力分布、弹道以及俯仰姿态演变规律。研究结果表明:航行体水下连续发射过程中在其尾流中发现了发卡涡形态的流动结构,该涡结构由涡头与两条涡腿组成,通常以多个共同组合的形式存在于航行体尾部的流场区域中;沿涡腿内侧发生喷射事件,沿涡腿外侧发生扫掠事件,同时在涡结构内部形成一定流向尺度的低速条带区域;在横流效应下,当次发航行体表面穿过尾流中涡结构中的低速条带区时,迎背流面压力分布特性得到较大的改善,增加了弹道姿态稳定性。 展开更多
关键词 次发航行体 水下连续发射 发卡涡包 时间间隔 横流效应
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水下航行体机动兴波尾迹遥感探测概率研究
15
作者 车梦虎 秦锋 《兵工自动化》 2023年第2期59-64,共6页
针对水下航行体执行特定任务时易被敌高空遥感探测器发现的问题,对其兴波尾迹探测概率进行分析。在分析兴波尾迹形成机理的基础上,根据势流理论,运用格林函数对流体的点源问题进行分析,建立水下航行体的兴波尾迹模型;根据海面波浪模型... 针对水下航行体执行特定任务时易被敌高空遥感探测器发现的问题,对其兴波尾迹探测概率进行分析。在分析兴波尾迹形成机理的基础上,根据势流理论,运用格林函数对流体的点源问题进行分析,建立水下航行体的兴波尾迹模型;根据海面波浪模型和能量等分法,模拟随机海面提取信噪比,构建水下航行体被高空遥感探测器发现时的暴露概率模型,仿真不同海况、深度、速度条件下被发现的概率,并进行分析。仿真结果表明,该分析对使用水下航行体的作战指挥人员具有指导意义。 展开更多
关键词 水下航行体 兴波尾迹 遥感探测 发现概率
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预置舵角对跨介质航行体入水尾拍运动影响试验 被引量：3
16
作者 刘喜燕 袁绪龙 +1 位作者 罗凯 祁晓斌 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1632-1642,共11页
为研究预置舵角对跨介质航行体高速入水过程尾拍运动特性的影响,搭建高速入水试验平台并设计带有内测单元的试验模型,开展入水角为20°时不同预置舵角下跨介质航行体高速入水试验研究。采用高速摄像机记录入水空泡,同时由内测单元... 为研究预置舵角对跨介质航行体高速入水过程尾拍运动特性的影响,搭建高速入水试验平台并设计带有内测单元的试验模型,开展入水角为20°时不同预置舵角下跨介质航行体高速入水试验研究。采用高速摄像机记录入水空泡,同时由内测单元测量航行体的运动参数和表面压力,分析预置舵角对跨介质航行体高速入水过程中空泡发展特性、入水运动特性以及表面压力的影响规律。试验结果表明:跨介质航行体入水过程中先后经历滑行运动阶段和尾拍运动阶段,尾拍形成的法向过载最高可达滑行产生法向过载的2倍;入水距离约5倍航行体长度时,入水空泡形成闭合,泡内压力在闭合前后呈先降低后增大的变化趋势;入水空泡闭合时,随着预置舵角增大,形成的附体空泡与主体空泡发生分离,在预置舵角为10°时,空泡尾流出现双涡管现象;预置舵角越大,跨介质航行体入水转平/偏转能力越强,当形成单侧尾拍运动后,航行体爬升效率提升。 展开更多
关键词 跨介质航行体 预置舵角 尾拍载荷 滑行运动
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燃气尾喷对水下航行体通气空泡形态及表面压力的影响
17
作者 陈学军 王瑞 +2 位作者 祁晓斌 张祯旖 范文涛 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期521-527,共7页
为研究燃气尾喷对水下通气航行体空泡形态及表面压力影响,开展了燃气尾喷下的航行体通气空泡实验。通过高速摄像获得了尾喷状态下的通气空泡形态,通过压力采集系统测量了尾喷作用下航行体表面的压力,并对压力信号进行频谱分析。实验结... 为研究燃气尾喷对水下通气航行体空泡形态及表面压力影响,开展了燃气尾喷下的航行体通气空泡实验。通过高速摄像获得了尾喷状态下的通气空泡形态,通过压力采集系统测量了尾喷作用下航行体表面的压力,并对压力信号进行频谱分析。实验结果表明:相同攻角下,随着通气空泡覆盖率增大,尾喷对通气空泡的影响经历了“退泡”至“颈缩”的发展,且随着攻角的增大,通气空泡的“颈缩”现象减弱;局部通气空泡状态下,受强回射流作用,尾喷对模型表面的压力影响较大,较小频域范围内的表面压力振幅与无尾喷相比呈增大趋势;通气超空泡状态下,尾喷高压造成的回射流现象减弱,对模型表面压力影响较小,较小频域范围内的表面压力振幅与无尾喷相比差异不大,且其他条件相同的“颈缩”状态下,随着攻角增大,较小频域范围内的表面压力振幅变化与无尾喷相比总体呈增大趋势。 展开更多
关键词 水下航行体 通气空泡 燃气尾喷 空泡颈缩 水洞实验
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带尾裙跨介质航行体高速斜入水实验研究
18
作者 刘喜燕 袁绪龙 +2 位作者 罗凯 祁晓斌 鲁娜 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期106-118,共13页
为了研究带尾裙跨介质航行体高速斜入水过程中空泡的发展及运动特性,搭建了高速入水实验平台,并设计了带有内测单元的实验模型,对带尾裙跨介质航行体开展了入水角为20°、入水速度为30~130 m/s的实验研究。采用高速摄像机记录入水空... 为了研究带尾裙跨介质航行体高速斜入水过程中空泡的发展及运动特性,搭建了高速入水实验平台,并设计了带有内测单元的实验模型,对带尾裙跨介质航行体开展了入水角为20°、入水速度为30~130 m/s的实验研究。采用高速摄像机记录入水空泡,同时由内测单元测量航行体的运动参数和泡内压力,获得了航行体高速斜入水过程中空泡的发展特性、入水运动特性以及泡内压力的变化规律。实验结果表明:带尾裙跨介质航行体在入水过程中形成了滑行运动特性,入水空泡发生弯曲变形现象,随着入水速度的升高,入水弹道向上偏转的趋势更加明显;航行体入水轴向过载峰值作用时间较长,法向过载峰值在入水1.5倍航行体长度后逐渐降至零值附近波动;泡内压力随入水空泡的形成和发展呈现先降低后升高的趋势,且最低压力随入水速度呈线性趋势,形成时间基本一致。 展开更多
关键词 跨介质航行体 入水空泡 空泡压力 冲击载荷 滑行运动特征
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超空泡航行体流体动力延迟特性数值模拟研究
19
作者 刘喜燕 袁绪龙 +1 位作者 罗凯 杜兆星 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期905-914,共10页
由于超空泡形态的延迟效应,超空泡航行体在机动航行过程中的流体动力会展现出极强的非定常特性,给航行体流体动力的获取、运动性能的分析以及控制方案的设计带来了巨大的挑战,因此开展航行体超空泡状态下的流体动力特性和形成机理的研... 由于超空泡形态的延迟效应,超空泡航行体在机动航行过程中的流体动力会展现出极强的非定常特性,给航行体流体动力的获取、运动性能的分析以及控制方案的设计带来了巨大的挑战,因此开展航行体超空泡状态下的流体动力特性和形成机理的研究具有重要的意义。采用动态网格技术,建立了超空泡航行体连续变攻角运动的三维数值模型,并通过水洞试验结果验证了该模型的准确性,仿真研究了不同速度、摆动频率和空化器预置舵角下超空泡航行体非定常空泡发展过程和流体动力特性变化规律。研究表明:超空泡航行体非定常运动状态下的流体动力具有延迟特性,采用常规航行体流体动力计算方法预报结果存在较大误差;空泡延迟效应和附体空泡的动态发展是导致超空泡航行体非定常流体动力延迟特性形成的根本原因;超空泡航行体流体动力延迟特性随着速度的增大而显著增强、摆动频率增大而减弱,空化器预置舵角导致航行体在正负攻角摆动时呈现不同的延迟特性。 展开更多
关键词 超空泡航行体 非定常流体动力 延迟特性 附体空泡 数值模拟
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考虑温度场的超高速水下航行体运动特性分析
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作者 刘少杰 傅慧萍 李杰 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第6期39-48,共10页
[目的]旨在研究水的可压缩性和温度场对超高速水下航行体超空泡现象及其运动特性的影响。[方法]首先,基于CFD通用软件Fluent 19.2,采用同时考虑水的压缩性和温度场的数值模型,对跨超声速航行体的自由运动进行计算,并与文献[1]中实验结... [目的]旨在研究水的可压缩性和温度场对超高速水下航行体超空泡现象及其运动特性的影响。[方法]首先,基于CFD通用软件Fluent 19.2,采用同时考虑水的压缩性和温度场的数值模型,对跨超声速航行体的自由运动进行计算,并与文献[1]中实验结果进行定性和定量的对比,验证所采用数值方法的有效性;然后,对不同初始速度下的运动特性进行分析,并以航行时间为0.008 s所对应的航程为对比量进行分析;最后,讨论发射深度和环境温度对运动特性的影响。[结果]结果显示,当航速大于2000 m/s时,再增加初始速度不能显著增加有效航程;航程变化在3%以内的不用考虑温度场影响的临界速度区间为1450~1475 m/s;随着发射深度的增加,航行体所受阻力越大,航程逐渐减小,环境温度越高,有效航程也越短。[结论]研究表明,所采用的同时考虑水的压缩性和温度场影响的数值模型可以应用于超高速水下航行体运动分析中,对实践应用具有参考价值。 展开更多
关键词 超高速水下航行体 超空泡 能量方程 液体可压缩性 运动特性
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