凹槽构型对平板气层减阻影响试验分析

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1、第３９卷第２期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．２２０１７年４月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｐｒ．２０１７ｄｏｉ：１０．１１８８７／ｊ．ｃｎ．２０１７０２０２４ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ凹槽构型对平板气层减阻影响试验分析吴浩，董文才，欧勇鹏（海军工程大学舰船工程系，湖北武汉４３００３３）摘要：通过平板凹槽喷气减阻模型试验，研究了航速和气流量等因素对平板气层减阻规律的影响，并利用水下摄像系统对不同凹槽构型内的气层形态进行了观测。试验结果表明：不喷气时凹槽的存在会使平板的

2、阻力增加；喷气可以有效减小平板阻力，存在饱和气流量；饱和气流量随着槽深的增加而减小，饱和气流量下平板的绝对减阻率随航速的增加而降低；设置凹槽构型是保持平板下表面气层稳定性的有效措施，合适的凹槽构型可以明显改善平板底部喷气流场，提高平板喷气减阻效果；在Ｆｒ为０１１９时，饱和气流量下平板的绝对减阻率可以达到４０％以上。关键词：平板；凹槽构型；气层形态；绝对减阻率；稳定性中图分类号：Ｕ６６１．３２文献标志码：Ａ文章编号：１００１－２４８６（２０１７）０２－１５８－０６Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｆｏｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｇｒｏｏｖｅｃｏｎｆｉｇｕｒａ

3、ｔｉｏｎｏｎｐｌａｔｅａｉｒｌａｙｅｒｄｒａｇｒｅｄｕｃｔｉｏｎＷＵＨａｏ，ＤＯＮＧＷｅｎｃａｉ，ＯＵＹｏｎｇｐｅｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｐｅｅｄａｎｄａｉｒｆｌｏｗｏｎｔｈｅｆｌａｔｇａｓｒｅｓｅｒｖｏｉｒｌａｗｏｆｄｒａｇｒｅｄｕｃｔｉｏｎｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｐｌａｔｅｗｉｔｈａｉｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅａｉｒｌａｙｅｒｆｏ

4、ｒｍａｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｏｖｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄｂｙａｎｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｇｒｏｏｖｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｌａｔｅｗｉｔｈｏｕｔａｉｒ；ｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｆｌａｔｐｌａｔｅｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｏｆａｉｒ，ａｎｄｔｈｅｒｅｉｓａｎｏｐｔｉｍａｌａｉｒｆｌｏｗ；ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌａｉｒｆｌｏｗｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｒｉｓｅｏｆｔｈｅｇｒｏｏｖｅｄｅｐｔ

5、ｈ，ａｎｄｔｈｅａｂｓｏｌｕｔｅｄｒａｇｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｐｅｅｄ；ｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｒｏｏｖｅｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｔｏｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｌａｔｂｏｔｔｏｍｓｕｒｆａｃｅａｉｒｌａｙｅｒ；ｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｇｒｏｏｖｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍｏｆｔｈｅｆｌａｔｐｌａｔｅａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔ

6、ｈｅｆｌａｔｄｒａｇｒｅｄｕｃｔｉｏｎｗｉｔｈａｉｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ｔｈｅａｂｓｏｌｕｔｅｄｒａｇｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅｒｅａｃｈｅｓｍｏｒｅｔｈａｎ４０％ｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌａｉｒｆｌｏｗｗｈｅｎｔｈｅＦｒｉｓ０１１９．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌａｔｐｌａｔｅ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｇｒｏｏｖｅ；ａｉｒｌａｙｅｒｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ａｂｓｏｌｕｔｅｄｒａｇｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ气层减阻技术可以有效减少船舶航行中的摩凹槽及滑行艇的艇底气层形态及波动特性进行计［１－２］擦阻力。目前，在船底形成气层的方式主要算，并针

7、对简单的小型模型研究了凹槽构型对气［８－１３］有两种。其一是在船底部开设喷气孔或者喷气层形态的影响规律。Ｅｌｂｉｎｇ等在美国海军缝，直接向船底喷入气体，在船底形成气层；其二威廉摩根大型空化水槽内开展了长为１２９ｍ的是在船舶底部设置凹槽构型，形成船底凹槽，向凹平板凹槽减阻试验，研究了凹槽参数对大型平板［３－５］槽内喷入气体形成气层。前者方法比较简气层形态的形成和平板底部不同位置处的局部摩单，但是很难形成稳定的气层，而且开设喷口的位擦力的影响，但是缺乏对平板底部气层形态的稳置和大小等参数难以确定。后者对于船舶底部的定性研究和减阻效果的评估。Ｚｖｅｒｋｈｏｖｓｋｙ

8、ｉ［１４－１６］加工较为复杂，但是该方