空化对航行器垂向入水特性影响机理研究

航行器以一定速度入水过程中将发生空化现象,这对其受力特性及运动轨迹都有重要影响,是跨介质航行器的关键问题。针对航行器不同速度垂向入水中的空化现象开展了数值模拟研究,采用整体运动网格方法,分析了航行器垂向入水过程中,空化和入水速度对运动特性及流场演化的影响。研究结果表明,超空泡主要从航行器外形斜率改变处开始生成,空泡的闭合与溃灭都会造成受力曲线的较大波动。超空泡的减阻效果主要在航行器完全进入水面后体现,且航行器垂向入水速度越大,阻力系数越小。

BWB飞机水上迫降运动特性数值研究

翼身融合(BWB)布局是未来民航客机的重要布局形式之一。采用数值模拟方法研究固定下滑角条件下初始迫降速度和俯仰角对BWB飞机水上迫降过程中运动特性的影响规律。采用有限体积法数值求解非定常RANS方程,流体体积分数法捕捉水气交界面,刚体六自由度模型实现飞机受力与运动的耦合,整体动网格方法实现飞机与水面的相对运动。在初始迫降水平速度-俯仰角相平面内,BWB飞机在水上迫降过程中存在稳定运动、海豚运动和跳跃运动3种形式。随着初始迫降速度或俯仰角的增加,飞机逐渐由稳定运动过渡到海豚运动,最终到跳跃运动。当初始迫降水平速度增加时,冲击形成的正压区和浸没滑行形成的负压区的压力绝对值和范围增加,当正、负压区分别位于重心前后时,两者共同导致抬头力矩峰值;当初始迫降垂向速度增加时,飞机入水后回弹到较高的位置;当初始迫降俯仰角增加时,飞机初始重心位置升高,同时迫降初期浸润面积增加变缓,两者共同导致飞机入水深度增加,水线前移。