本文選題：開放空腔殼體　切入點：擾動　出處：《物理學報》2017年06期

【摘要】：采用高速攝像實驗和數(shù)值計算相結合的方法,對開放空腔殼體入水過程中空腔內氣體漲縮對入水空泡的擾動機理和擾動作用下空泡局部失穩(wěn)特征開展研究.基于實驗觀測結果,對比開放空腔和封閉空腔兩種殼體入水空泡形態(tài)差異性,獲得開放空腔殼體入水空泡波動特征,并根據(jù)能量守恒定律和能量轉化關系,定性分析空腔自激擾動機理和擾動引起的空泡波動機理.基于數(shù)值計算結果,結合實驗觀測到的空泡階段性局部失穩(wěn)現(xiàn)象,定量分析空泡局部的結構性失穩(wěn)特征和流動性失穩(wěn)特征,并參照邊界層理論和漩渦理論,揭示了空泡局部失穩(wěn)機理.結果表明:入水沖擊壓縮空腔氣體形成擾動源,對流場結構形成周期性擾動,導致空泡波動;撞水前空腔氣體經(jīng)沖擊壓縮密度升高,導致入水后氣體首次膨脹階段部分氣體外泄,改變分離點流動,空泡局部結構失穩(wěn);空泡壁面流動具有類邊界層流動特性,波動形態(tài)空泡形成多級回流現(xiàn)象,并逐級作用在空泡凹陷位置,使局部摻混區(qū)厚度增加,產(chǎn)生渦旋、轉捩流動,空泡局部云化失穩(wěn);空泡逐級在波谷位置閉合、脫落,伴隨大尺度漩渦生成,脫落過程形成擬序結構流場,漩渦導致脫落空泡迅速潰滅,但不會對附著空泡的流動產(chǎn)生影響.
[Abstract]:By using the method of high speed camera experiment and numerical calculation, the perturbation mechanism of gas inflation and shrinkage in open cavity shell and the local instability characteristics of cavitation under disturbance are studied, and the experimental results are based on the experimental results. Comparing the difference between open cavity and closed cavity, the fluctuating characteristics of open cavity shell entering water bubble are obtained, and according to the law of conservation of energy and the relation of energy transformation, The mechanism of cavity self-excited disturbance and the mechanism of cavitation fluctuation caused by perturbation are qualitatively analyzed. Based on the numerical results, combined with the experimental observation of the local instability of cavitation, The structural and fluidity instability characteristics of cavitation are quantitatively analyzed, and the mechanism of local instability of cavitation is revealed by referring to the boundary layer theory and vortex theory. The results show that the gas in the cavity compressed by water shock forms a disturbance source. The periodic disturbance of the structure of the flow field leads to the cavitation fluctuation, and the increase of the air pressure density before the water impingement results in the release of some gases during the first expansion stage of the gas after entering the water, which results in the instability of the local structure of the cavitation due to the change of the flow at the separation point. The cavitation wall flow has the characteristics of boundary layer flow, the fluctuating cavitation forms multi-stage backflow phenomenon, and it acts step by step in the cavitation depression, which increases the thickness of the local mixing zone, produces vortex, transition flow, and the local cloud instability of the cavitation. The cavitation gradually closes in the trough position, shedding, accompanied by large-scale vortex formation, the shedding process forms the flow field of the quasi-sequence structure, the vortex causes the exfoliated cavitation to collapse rapidly, but has no effect on the flow of the attached cavitation.
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學航天學院;
【基金】：國家自然科學基金(批準號:11672094) 黑龍江省自然科學基金(批準號:A201409) 哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專項基金(批準號:2013RFLXJ007)資助的課題~~
【分類號】：O35

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本文編號：1666737