控制舵面作用下通气空泡非稳定流动特性研究

发布时间：2020-12-06 00:42

　　随着超空泡航行体技术研究的深入,已经不满足于简单的直航行驶,利用空化器和尾翼运动产生控制力对航行体姿态、弹道进行控制是其主要方法。但是在舵面操纵过程中会给通气空泡带来一系列影响,例如舵面运动过程中会改变空泡内压和流场结构,还会破坏空泡界面增加泄气率导致空泡失稳,因此有必要开展舵面运动对空泡稳定性影响的研究。理论分析了舵面诱导空泡失稳的因素和内在机理,利用CFX软件,针对无后体空化器运动、带后体空化器运动、带后体尾翼运动三种模型,开展了舵面运动频率和舵角对通气空泡稳定性影响研究。结果显示空泡形态的改变滞后于压强的改变;解释了空泡闭合形式的改变和空泡失稳机理,即,舵面运动会造成空泡内压和流场的扰动,在靠近空泡边界区域,流场结构发生微小变化形成扰流和涡核心,在持续运动中增强,导致空泡失稳溃灭;后体使空泡流场更加复杂,壁面对气体的反作用力增强了扰动作用;定量分析了舵面运动对空泡直径,长度,轴线以及内压的影响规律,随着空化器舵角增加,空泡直径减少,长度和内压增加,舵角幅值越大,轴线偏移量和内压改变越大;空化器对空泡的影响比尾翼影响大,在空泡失稳中水平方向的扰动影响作用比径向扰动影响大,运动频率对... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：111 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

水翼空泡非稳定性判据[17]

小与 45 度），揭示了空泡的几种产生方式，稳定以及消失是怎么样进各个机制的水动力特性。实验结果表明存在一些双稳态的机制。（a） （b） （c）图 1.1 水翼空泡非稳定性判据[17].1 所示（a）是部分通气空泡机制被认为是潜在失稳的；（b）是稳定的线与水平夹角大于 45 度时，回射流会形成一个大于 90 度的指向空泡空泡，此时被认为是不稳定的。.2 是完全浸湿，部分空泡和完全空泡三种状态相互转换的的机理图。

图 1.3 水翼生成过程[17]）自发涡尖诱导形成。涡尖诱导形成发生在水翼浸入水下深度等于水近失速角附近时发生。空气从水翼后缘的气泡尾迹中沿着翼尖产生的核心，且向后缘低压处迁移，遇到有利的压力梯度迅速扩展，从部分泡仅需要几分之一秒的时间图 1.4 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]周期性阵风流作用下通气超空泡的仿真研究[J]. 王威,王聪,杜严锋,李聪慧.  兵工学报. 2018(09)
[2]超空泡航行体操纵过程流体动力特性数值模拟研究[J]. 周景军,赵京丽,项庆睿.  船舶力学. 2018(05)
[3]水中超高速射弹可压缩空泡流研究进展[J]. 贾林利,要尧,蒋运华.  船舶力学. 2018(01)
[4]超空泡航行体控制面与主空泡相互作用分析[J]. 周后村,向敏,张为华.  兵工学报. 2017(05)
[5]楔形舵片失速特性的数值模拟和水洞试验[J]. 黄闯,党建军,罗凯,李代金.  哈尔滨工业大学学报. 2016(10)
[6]运动体小扰动下入水空泡试验研究[J]. 蒋运华,徐胜利,周杰.  弹道学报. 2016(01)
[7]流域径向尺度对自然超空泡的影响规律[J]. 黄闯,罗凯,党建军,李代金.  西北工业大学学报. 2015(06)
[8]通气超空泡泄气机理研究[J]. 孙士明,陈伟政,颜开.  船舶力学. 2014(05)
[9]超空泡航行体通气规律数值仿真[J]. 孙士明,颜开,陈伟政.  鱼雷技术. 2014(02)
[10]带尾翼水下航行体超空泡流数值模拟研究[J]. 熊天红,张木,易文俊,王中原.  弹道学报. 2013(04)

博士论文
[1]水中超空泡流及航行体弹道特性研究[D]. 蒋运华.哈尔滨工程大学 2012
[2]超空泡航行体通气空泡流仿真研究[D]. 向敏.国防科学技术大学 2011

硕士论文
[1]带尾翼通气超空泡航行体流体动力数值模拟[D]. 周清强.哈尔滨工业大学 2013
[2]水下高速航行体机动运动非定常超空泡数值模拟[D]. 李振旺.哈尔滨工业大学 2013
[3]水下高速航行体纵向控制研究[D]. 王志学.哈尔滨工程大学 2013
[4]水下高速运动体减阻研究[D]. 蒋运华.哈尔滨工程大学 2008



本文编号：2900390