绕回转航行体通气空泡末端泄气模式研究

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1、2017年第4期导弹与航天运载技术No.42017总第354期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.354文章编号：1004-7182(2017)04-0013-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20170404绕回转航行体通气空泡末端泄气模式研究孔德才，裴金亮，于海涛，李岩（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）摘要：通过布置在水下回转航行体表面的排气缝向已有自然空泡内通气，形成通气空泡，可改善航行体所受流体动力。基于试验研究和数值计算方法，分析通气空泡在傅汝德数（重力）、通气率共同影响下的形态特征和稳定性机理。

2、结果表明，在不同傅汝德数和通气率下，空泡呈现两种不同的流动状态：一种是空泡在航行体表面不闭合，在回转航行体上部形成对涡结构，末端呈涡管状泄气模式；另一种是空泡末端闭合在航行体表面，形成反向回射流，在回射流的切割作用下，空泡会出现断裂和脱落，空泡呈非定常发展，末端呈回射流闭合模式。研究结果为水下航行体流体动力控制方法设计提供指导。关键词：回转航行体；通气空泡；回射流；稳定性+中图分类号：V414.31文献标识码：AResearchonGasLeakageMechanismofVentilatedCavitatingFlowsAroundAnAxisymmetricBody

3、KongDe-cai,PeiJin-liang,YuHai-tao,LiYan(BeijingInstituteofAstronauticalSystemsEngineering,Beijing,100076)Abstract:Ventilatedcavityformedbythegaswhichventthroughtheairgapwhichsetonthesubmarinevehicle.Baseonexperimentandnumericalsimulation,thispaperstudiestheshapeandstabilityofthecavityinf

4、luencedbyFrandventilationrates.Therearetwoflowstatesoftheventilatedcavity.Thefirststateisthattheventilatedcavitydoesn’tclosedontheaxisymmetricbody,formvortexstructuresontheupperpartofaxisymmetricbody,thegasleakagefromthetailofthecavityinthemodeofvortex-pipe;thesecondstateisthattheventila

5、tedcavityclosedontheaxisymmetricbody,andhere-entryjetformedattheendoftheventilatedcavity,thegasandwaterfixedintheinternaloftheventilatedcavity,theventilatedcavitybecomeinstabilityasthere-entryjetstrikeonthesurfaceoftheventilatedcavitythegasleakagefromthetailofthecavityinthemodeofclosedre

6、-entry.Keywords:Axisymmetricbody;Ventilatedcavity;Re-entryjet;Stability0引言本文结合水洞试验和数值计算方法，对不同傅汝德数航行体水下高速运动过程中，通过布置在航行体（重力影响）、通气率影响下的绕回转航行体空泡变化表面的排气缝向已有自然空泡内通气，提高空泡内压规律进行研究，获得了回射流泄气模式下的空泡稳定力，增加空泡在航行体表面覆盖面积。由于气体的密性机理。度、粘性远小于水，采用通气空泡手段，有助于降低航行体阻力，提高航行体速度和稳定性。因此通气空1试验模型泡在水下高速航行体的应用非常广泛，早在194

7、6年，试验在北京理工大学高速循环空化水洞中进行，[1]试验装置的具体参数和试验观测系统介绍见文献[6]。Reichardt提出了人工通气形成空泡的方法。[2,3][4]基于Logvinovich理论，张学伟等人提出一种试验中采用钝锥头体的回转航行体模型，航行体直径用于计算非定常通气空泡形态的方法，对空泡形态的为20mm，在航行体柱段前部设置1mm的通气缝，[5]稳定性进行了数值计算研究；陈伟政等对重力场作模型通过侧支撑水平固定在水洞试验段，气体由侧支用下轴对称体稳定空泡形态开展了试验研究。相关研撑内的管路进入回转航行体内经通气缝排出，形成