水面舰船尾流电导率信号分布的实验测量与数值分析

舰船运动时其尾流显示出其运动轨迹,它是比舰船本身放大若干倍的目标。通过尾流的电导率特性来检测水面舰船尾流是一种新的有效手段,这是因为海水的电导率与海水的速度和盐度(或温度)有关。而尾流区与非尾流区之间存在速度差和盐度(或温度)差,利用电导率探头可获得对应于这些差别的综合信号。作者在试验水槽中构成了与海洋环境类似的盐度分层流场,水槽由10mm厚的有机玻璃板制成,其长、宽、深分别为700cm、45cm、57cm,在水槽的两侧沿其纵向装有滑轨以便坐标架运行。水槽中由双螺旋桨自航水面船模产生尾流,分别在盐度分层流场和非分层均匀流场中测量了尾流电导率信号的横向分布,并对盐度分层流场中水面舰船尾流的纵向速度分布进行了数值计算。试验结果表明:在盐度分层流场和非分层均匀流场中,水面舰船尾流的电导率信号沿其横向都近似呈高斯分布;尾流速度对其电导率信号的影响比盐度梯度的影响大得多,在本实验条件下前者比后者约大8倍;尾流的无量纲纵向速度亏损的数值计算结果,与尾流的相对电导率信号横向分布的实测结果具有很好的一致性,在尾流中心区域该数值计算结果与实测结果的相对误差约为12%。