為深入了解雙圓柱體低速并聯(lián)入水過(guò)程空泡演化及運(yùn)動(dòng)規(guī)律,基于高速攝像方法,開展了圓柱體低速并聯(lián)入水試驗(yàn)研究。通過(guò)圓柱體單獨(dú)入水和雙圓柱體并聯(lián)入水試驗(yàn)對(duì)比,分析了并聯(lián)入水雙空泡演化機(jī)理;進(jìn)一步開展了不同入水速度試驗(yàn),研究了入水速度對(duì)并聯(lián)入水過(guò)程圓柱體運(yùn)動(dòng)特性的影響,并結(jié)合空泡演化規(guī)律,分析了空泡演化過(guò)程對(duì)圓柱體運(yùn)動(dòng)的影響機(jī)理。研究結(jié)果表明:圓柱體低速并聯(lián)入水過(guò)程中,入水空泡呈現(xiàn)明顯不對(duì)稱特性;在非對(duì)稱流體動(dòng)力作用下,圓柱體產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)與橫向運(yùn)動(dòng),且偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)受空泡閉合影響較大;兩圓柱體運(yùn)動(dòng)特性曲線與雙空泡形態(tài)呈現(xiàn)良好的對(duì)稱性。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng)與沖擊. 2019,38(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig．1Experimentsystemofwater-entry

，并用柔光屏對(duì)背景光進(jìn)行柔化，使背景光均勻撒布，以達(dá)到良好的拍照效果;采用2盞LED燈作為頂光，以增強(qiáng)空泡內(nèi)部光照條件，進(jìn)而增強(qiáng)圓柱體邊界清晰度，便于圖片數(shù)據(jù)的后期處理。圓柱體運(yùn)動(dòng)過(guò)程通過(guò)PhotronFASTCAMSA-X型高速攝像機(jī)采集，并通過(guò)自編程序?qū)\(yùn)動(dòng)軌跡及運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行提取，以獲得圓柱體運(yùn)動(dòng)特性。相機(jī)采集幀率為2000fps，相機(jī)上安裝廣角鏡頭，以擴(kuò)大視野，捕捉更多運(yùn)動(dòng)信息。圖1試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig．1Experimentsystemofwater-entry釋放機(jī)構(gòu)由推拉式電磁鐵和豎直導(dǎo)軌組成，如圖2所示。其中豎直導(dǎo)軌起導(dǎo)向作用，以確保試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿胨畷r(shí)保持豎直姿態(tài);推拉式電磁鐵通過(guò)觸發(fā)開關(guān)控制，共用同一個(gè)電信號(hào)，以確保觸發(fā)的同步性。當(dāng)電源接通時(shí)，電磁鐵推拉桿同時(shí)收縮，釋放模型。為防止電磁鐵收縮引起的支架振動(dòng)對(duì)釋放產(chǎn)生影響，導(dǎo)軌和電磁鐵分別安裝在不同的支架上，導(dǎo)軌支架和電磁鐵支架相互獨(dú)立。試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D3所示。模型直徑D=10mm，長(zhǎng)L=60mm，模型采用6063鋁合金加工，密度為2．7g/cm3。圖2釋放機(jī)構(gòu)示意圖Fig．2Themechanismtoreleasethemodel圖3模型尺寸Fig．3Sketchofwater-entrymodel2試驗(yàn)結(jié)果分析2．1圓柱體并聯(lián)入水過(guò)程空泡形態(tài)分析圓柱體入水過(guò)程經(jīng)歷了入水撞擊、空泡形成、開空泡、空泡閉合及空泡潰滅五個(gè)階段，具有較強(qiáng)的瞬時(shí)性和非定常特性。圖4(a)給出了圓柱體單獨(dú)入水過(guò)程入水空泡演化規(guī)律。在入水撞擊階段，圓柱體通過(guò)沖擊作用迅速將動(dòng)能傳遞給水面附近流域的流體質(zhì)點(diǎn)，流體質(zhì)點(diǎn)獲得動(dòng)能后，向外排開，與圓柱體頭部分離，空泡流動(dòng)形成，如圖4(a)中t=0ms所示;圓柱體在運(yùn)動(dòng)

000fps，相機(jī)上安裝廣角鏡頭，以擴(kuò)大視野，捕捉更多運(yùn)動(dòng)信息。圖1試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig．1Experimentsystemofwater-entry釋放機(jī)構(gòu)由推拉式電磁鐵和豎直導(dǎo)軌組成，如圖2所示。其中豎直導(dǎo)軌起導(dǎo)向作用，以確保試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿胨畷r(shí)保持豎直姿態(tài);推拉式電磁鐵通過(guò)觸發(fā)開關(guān)控制，共用同一個(gè)電信號(hào)，以確保觸發(fā)的同步性。當(dāng)電源接通時(shí)，電磁鐵推拉桿同時(shí)收縮，釋放模型。為防止電磁鐵收縮引起的支架振動(dòng)對(duì)釋放產(chǎn)生影響，導(dǎo)軌和電磁鐵分別安裝在不同的支架上，導(dǎo)軌支架和電磁鐵支架相互獨(dú)立。試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D3所示。模型直徑D=10mm，長(zhǎng)L=60mm，模型采用6063鋁合金加工，密度為2．7g/cm3。圖2釋放機(jī)構(gòu)示意圖Fig．2Themechanismtoreleasethemodel圖3模型尺寸Fig．3Sketchofwater-entrymodel2試驗(yàn)結(jié)果分析2．1圓柱體并聯(lián)入水過(guò)程空泡形態(tài)分析圓柱體入水過(guò)程經(jīng)歷了入水撞擊、空泡形成、開空泡、空泡閉合及空泡潰滅五個(gè)階段，具有較強(qiáng)的瞬時(shí)性和非定常特性。圖4(a)給出了圓柱體單獨(dú)入水過(guò)程入水空泡演化規(guī)律。在入水撞擊階段，圓柱體通過(guò)沖擊作用迅速將動(dòng)能傳遞給水面附近流域的流體質(zhì)點(diǎn)，流體質(zhì)點(diǎn)獲得動(dòng)能后，向外排開，與圓柱體頭部分離，空泡流動(dòng)形成，如圖4(a)中t=0ms所示;圓柱體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)阻力作用不斷將動(dòng)能傳遞給前方流域的流體質(zhì)點(diǎn)，已獲得動(dòng)能的流體質(zhì)點(diǎn)在慣性作用下繼續(xù)做向外排開運(yùn)動(dòng)，在空泡形態(tài)上表現(xiàn)為空泡直徑及長(zhǎng)度的擴(kuò)張，此時(shí)，空泡演化進(jìn)入開空泡階段，如圖4(a)中t=12ms和t=24ms所示;在開空泡過(guò)程中，流體質(zhì)點(diǎn)受水域壓力作用做減速運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)換為壓力勢(shì)能，當(dāng)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度減小?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]回轉(zhuǎn)體傾斜入水空泡及彈道特性實(shí)驗(yàn)[J]. 宋武超,王聰,魏英杰,許昊.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(11)
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[5]不同頭型彈體低速入水空泡試驗(yàn)研究[J]. 楊衡,張阿漫,龔小超,姚熊亮.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(09)
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[7]伴隨超空泡產(chǎn)生的高速細(xì)長(zhǎng)體入水實(shí)驗(yàn)研究[J]. 施紅輝,周浩磊,吳巖,賈會(huì)霞,張曉萍,周素云,章利特,董若凌,王超.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2012(01)

碩士論文
[1]細(xì)長(zhǎng)圓柱體入水的特性研究[D]. 梅哲力.南京理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3068631