侧滑角对超空泡航行体转弯运动沾湿区域的影响

发布时间：2021-03-04 00:57

　　为了提高通气超空泡航行体在转弯运动过程中空泡和航行体的运动一致性,基于有限体积法和VOF多相流模型,采用动态网格技术对航行体转弯运动的空泡形态特性进行了非定常数值模拟研究。通过对航行体沾湿区域的分析,揭示了沾湿区域形成的原因,利用空化器对空泡轴线的定向效应,提出了合理改变侧滑角减缓沾湿区域出现的具体方法。通过分析侧滑角和侧滑角速度对航行体沾湿区域的影响,提出了超空泡航行体转弯运动过程中,在给定偏航角条件下避免出现沾湿区域的侧滑角和侧滑角速度的适用范围,为进一步研究超空泡航行体机动运动问题提供参考。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(12)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

超空泡航行体模型

计算域如图2所示,圆柱形流域直径为20D,长度为48D,重力方向沿y轴负向,计算流域采用六面体结构化网格划分,网格节点数经无关性验证后为1.0 M左右。航行体表面采用壁面边界,空化器后的通气孔采用质量入口边界条件,通气率系数Cq=Q/(V∞D2)=0.05, 其中Q为气体体积流量。流域边界均采用水深5 m压力出口条件,压力大小按重力方向梯度分布。数值模拟研究中为避免阻塞比影响,流域最小尺度应满足远场边界压力p∞的等值线在计算流域内部。本文利用p∞压力等值面分析三维无限流域数值模拟对流域的最小尺度要求,从图2可以看出p∞的等值面在流域内部,并未和给定流域边界交叉,说明选定的流域边界尺度满足无限流域计算要求。

超空泡航行体转弯运动中对空泡形态影响较大的是从直线到转弯的过渡阶段,受空泡迟滞性影响,空泡和航行体之间的转弯运动一致性较差,易出现沾湿区域。文中主要分析航行体在圆弧曲线s1上运动时的空泡形态,通过调整侧滑角避免沾湿区域出现,使偏航角ψ达到最大。1.4 计算方法验证


本文编号：3062271