衡重参数对超空泡航行器振荡特性的影响

为研究衡重参数对超空泡航行器振荡特性的影响规律,结合流体体积多相流模型、Realizable k-ε湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型和刚体运动方程组,建立超空化流场和刚体运动相耦合的仿真模型,并与试验结果对比,验证仿真模型的合理性。通过仿真计算研究超空泡航行器的自由运动特性,定量总结质量和质心位置的改变对超空泡航行器振荡特性的影响规律。研究结果表明:所建模型仿真结果与试验结果变化规律一致,俯仰角和偏航角相位差1/4个周期,振荡周期约为0.0795 s,偏差不超过3.38%,仿真模型可靠;超空泡航行器的自由运动表现出类圆锥动态振荡特性;随航行器质量的减小,姿态角的振荡幅度基本不变,弹道的振荡周期逐渐减小,质量减小33.33%,周期减小13.26%;随着航行器质心位置的前移,姿态角的振荡幅度逐渐增大,弹道的振荡周期逐渐减小,质心前移25%,周期减少14.29%。

尾部喷流对超空泡流动影响试验技术研究

尾部喷流与超空化流场的相互影响涉及空化流动以及带相变的复杂多相流问题,就目前的条件而言,采用数值仿真方法难度很大,试验研究成为主要研究手段。针对如何在水洞开展尾部喷流对超空化流动影响试验,提出了研究超空泡航行体尾部喷流的试验方法,推导了一个新的相似准则数,为确定研究尾部喷流的试验参数提供了依据。利用商用软件Fluent,对水洞模型试验的支撑方式进行了数值仿真,结果表明,头支撑方式对模型超空化流场影响较小,更适合尾喷问题的试验研究。水洞模型试验验证了数值仿真结果的正确性。