层冰边界条件下多气泡破冰试验研究

为提高破冰船的破冰能力,探究气泡运动状态和特征参数对层冰的影响规律,在一定的气泡间距和气泡与层冰距离条件下,通过超高速摄像机研究在层冰下方布置单个气泡、水平布置2个气泡、垂直布置2个气泡的运动状态、半径变化及其破冰效果。研究结果表明:带孔层冰下方布置单个气泡时,气泡塌陷后形成冲击波,在层冰的上、下表面形成膨胀波和压缩波,导致层冰自上向下破裂;无孔层冰下方水平布置2个距离过近的气泡,相互融合后坍塌,形成斜射流后释放冲击波,传播到层冰的上、下表面,导致层冰自下向上破裂;带孔层冰下方水平布置2个距离较近的气泡时,气泡融合后坍塌,形成朝下的斜射流,射流碰撞后形成冲击波,导致层冰自下向上破裂;带孔层冰下方垂直布置2个距离较近的气泡时,气泡相互融合后收缩,形成向下的射流,射流碰撞产生水锤效应,产生冲击波传播到层冰表面产生反射波,导致层冰自下向上破裂。气泡与带孔层冰相互作用的破冰效果弱于无孔层冰。

船舶结构边界条件下多气泡脉动特性

为研究多气泡在船舶壁面结构附近的脉动特性,采用400 V水下低压放电生成气泡技术,通过超高速摄像机记录水下气泡的脉动过程。在气泡距壁面适当距离下,在水平壁面下方水平布置或垂向布置2个气泡,在V型结构壁面两侧对称水平布置2个气泡,在不同的气泡与壁面距离、2个气泡间距下分析多气泡耦合脉动特性。试验结果表明:不同边界条件下2个气泡的耦合特性不同;水平壁面下方垂向布置的2个气泡融合后出现颈缩现象,产生的射流穿透气泡后冲击到壁面,壁面承受冲击力;水平壁面下方水平布置的2个气泡融合后产生斜向上的射流,射流相撞,最终冲击到壁面上,对壁面造成损伤;V型结构壁面下水平布置2个气泡,耦合后产生指向对方和V型结构的射流,射流在气泡中间相撞,气泡断裂,射流对V型结构的冲击较小。