航行体通气超空泡起始与形成实验研究

对不同直径系列的圆盘、圆锥空化器航行体模型通气超空泡的起始与形成机理进行了水洞实验研究。通过实验观察以及对实验结果的深入分析与数值计算,得出结论:(1)稳定、光滑的航行体通气超空泡生成机理是在航行体头部形成低压涡流区、使向该低压区域通入的气体能够留存且压力能够不断升高,以降低该区域的空化数,直至达到起始空化数。(2)空化器与扩张段(锥段)组合是超空泡航行体前段首选的外形。(3)航行体超空泡生成速度取决于中头部雾状空泡阶段,主要应通过空化器、扩张段及通气参数的优化匹配加以解决。

水下超空泡航行体流体动力设计原理研究

在对航行体超空泡生成、流型和稳定性水洞模型实验研究的基础上 ,从航行体运动力学原理出发 ,研究了超空泡航行体流体动力设计需要解决运动平衡、稳定性与可控制等基本问题 ,给出了超空泡航行体流体动力设计原理、方法与实现途径 ;并提出了一种流体动力设计原理方案 ,设计加工了实验模型 ,在水洞中进行了验证实验。实验获得的航行体超空泡流型照片和流体动力曲线表明提出的超空泡航行体流体动力设计原理是正确的 。

细长体空泡流型试验研究

在水洞中对细长体通气附体空泡流型和控制途径进行了系列模型实验研究;获得了细长体通气附体空泡五种对称基本空泡流型与三种非对称基本空泡流型;在此基础上,从水下超空化超高速自主航行体的需求出发,提出了三种可用的空泡流型:非对称双空泡流型、尾部开式穿透非对称空泡流型和尾部半开式非对称空泡流型。并分析讨论了这三种空泡流型下航行体的重力平衡、运动控制与稳定性问题。同时,通过对有关参数的设计与控制,在水洞模型试验中实现了水下超空化超高速自主航行体的这三种空泡流型。