【摘要】：超空泡流動之所以在水中高速魚雷、反潛火箭、潛射導彈/射彈等兵器設計中有著重要的應用,是因為物體在水下高速運動時,其減阻效果可以達到90%。然而,空泡的潰滅又會給機器帶來損傷,例如水泵和水輪機的氣蝕問題。因此,詳細研究超空泡的流動機理具有重要的實際意義。現(xiàn)代超空泡兵器的開發(fā),已考慮在潛艇以及航母的吃水線下部安裝機關炮,旨在離自身足夠遠的距離處,所發(fā)射的超空泡射彈能攔截住來犯的魚雷或其他水下武器,這就必須考慮在淺水區(qū)超空泡流動的水動力學特性。為了研究物體在近自由面的運動規(guī)律,本文通過使用Fluent軟件對不同水深和不同速度下的物體快速運動過程展開數值模擬研究,監(jiān)測物體表面超空泡的形成過程以及自由面的變化過程,并計算出自由面在不同工況下的波浪高度、起波位置等參數。研究發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內,數值模擬算出了超空泡在水面上拉出了一個傾斜的先導波浪,波浪的前沿位置超過了物體或超空泡的頭部位置,這是因為快速運動的物體表面形成的超空泡對淺水層擠壓造成的。在深水位時,自由面的波動不是太明顯,而在淺水區(qū)時,自由面的波動很大。隨著水深的增加,自由面波動引起的波浪高度也隨之減小,而自由面的起波位置距離物體前沿卻越遠,另外,隨著物體速度的增加,自由面波動所誘導的波浪高度也在增加。此外,還測量出不同水深和不同速度下的超空泡形態(tài)輪廓以及尺寸變化的規(guī)律,與前人提出的半經驗公式進行了對比。由于計算條件的限制,著重研究了物體在不同水深和速度下的二維數值模擬研究,而對于三維數值模擬,只是對二維數值模擬結果的補充,并將仿真結果與前人的半經驗公式進行了比較分析。
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TJ6

【參考文獻】

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本文編號：2658083