侧方扰动下圆柱体异步并列入水试验

发布时间：2021-11-14 16:16

　　为研究圆柱体低速并列入水时的空泡演化特性,基于高速摄像方法开展圆柱体单独入水和异步并列入水试验研究。通过对比得到侧方扰动下并列双空泡的演化规律,分析入水时差对不同闭合方式空泡演化的影响。试验结果表明:侧方扰动的主要表现为次发圆柱体空泡对首发圆柱体空泡排挤,侧方扰动对首发圆柱体的影响远大于次发圆柱体,且在入水时差较小的情况下次发圆柱体会使首发圆柱体空泡的喷溅薄膜提前回卷;并列圆柱体入水时差的改变会对空泡闭合、空泡形态和回射流特征等产生较大的影响。 

【文章来源】：船舶工程. 2020,42(09)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

试验模型

试验系统示意

图3为圆柱体单独入水空泡与并列入水空泡形态对比（Δt=16 ms,v0=1.9 m/s）。为方便表示，将2个圆柱体中间的空泡边界称为内侧轮廓，否则称为外侧轮廓。在t=20 ms时，次发圆柱体入水并形成空泡，其重力势能转化为附近流域的动能，从而将水排开。此时首发圆柱体空泡在克服流域压力等做功之后其扩张趋势已大幅减弱，因此在受到侧方扰动的排挤作用之后迅速收缩，内侧空泡轮廓向左靠拢，并最终（t=50 ms时）提前在首发圆柱体外侧形成非对称闭合。随后首发圆柱体空泡形成随动，并表现出非对称特性。次发圆柱体空泡的发展与单独入水空泡基本相似，在演化过程中呈现出非对称性，但弱于首发圆柱体空泡。图4为首发圆柱体空泡和单独入水空泡轮廓（v0=1.9 m/s），给出了首发圆柱体空泡与单独入水空泡无量纲半径r/R随无量纲入水深度h/D的变化对比。其中r、R分别为空泡半径与圆柱体半径，h为圆柱体入水深度。虽然首发圆柱体空泡在次发圆柱体入水之前是自由发展的，但内外侧半径在自由液面附近的演化与单独入水空泡相比仍存在差异。在次发圆柱体入水之后，首发圆柱体空泡因受到流场的扰动而挤压变形，内侧半径明显小于外侧；当空泡完成闭合之后，其半径转变为内侧大于外侧。这是因为在空泡随动之后，次发圆柱体头部的高压区使得首发圆柱体空泡在纵向上被压缩，空泡局部鼓起。此外，受侧方扰动的影响，首发圆柱体空泡内外侧半径普遍小于单独入水的情况。

【参考文献】：
期刊论文
[1]双圆柱体低速并联入水过程空泡及运动特性试验研究[J]. 路丽睿,魏英杰,王聪,宋武超,刘凯航.  振动与冲击. 2019(07)
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[3]圆柱体低速入水空泡试验研究[J]. 何春涛,王聪,何乾坤,仇洋.  物理学报. 2012(13)
[4]旋转弹丸入水侵彻规律[J]. 顾建农,张志宏,范武杰.  爆炸与冲击. 2005(04)

硕士论文
[1]双回转体并联入水过程多相流动及运动特性研究[D]. 路丽睿.哈尔滨工业大学 2018



本文编号：3494951