气泡与球鼻艏结构相互作用实验研究

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1、JURNALOFVIRATINANDSIIOCK气泡与球鼻艄[结构和互作用实验研究王诗平，程晓达，张阿漫，程潇欧(哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨150001)摘要：采用实验研究球鼻躺附近电火花气泡的运动特性，在球鼻駢iE•前方、斜45。及正下方不同位置通过电火花打火生成气泡，研究球鼻脑结构附近气泡脉动特性0实验发现,由于球昴舫结构的特殊性，气泡脉动过程中呈现出与水平刚性板不同的运动状态，因自由面作用，气泡在离球鼻躺较近时可能会在中部产生撕裂,分成两个子气泡。通过总结实验，统计气泡脉动周期、射流速度、中心运动规律和分裂阈值，旨在为水下

2、爆炸气泡运动特性研究提供参考。关键词：球垛艄；水下爆炸；气泡；实验中图分类号：0358文献标识码：ATessfritractonofunderwatrbubb1sandasibulousbowWANGShipig,CHENGXioa,ZHANGAan,CHENGXiou(ColcgeofShibuidigEngicerngIIariEngicerngUnicriyIIari150001,ChiAbsractThedynamibehavirofbubblsgenertdbysernearasibu1ousbowwerivesiatdwih

3、bubblsiiitdifontofundcrandbesde(wih45degresfomhorznt1tebulousbow.Thebubblbehavirobsredipu1atonwerdifrntfomtosnearahorzntlrgip1t.Thebubblneartebuloiisbowwaslkelts1tittosbubblsduetteefectoffEesrace・ThEpu1atonpE『od,jtvelciymotonofbul)l)lcEjitrandtrsolsfrsltwcrascscdtrughasr

4、csoftss.ThcrslsprviedausflrfrnccfrsudisontcdynamibehavirofunderatrexpKeywordsbulousbow；undera球鼻赠结构是水面观船的特殊部位，其光顺的型[1]着保护安装其内的声呐不受波浪抨击及远场爆炸[27]载荷损坏的任务，其重要性不言而喻。然而当前对球鼻艄强度的研究及规范中主要针对静水压力及极限海况下波浪抨击力等常规情况下球鼻艄的安全性，较少考虑到在作战任务中球鼻循受到爆炸载荷C5]于爆炸气泡脉动是激起设备振动的主因气泡与球鼻艄结构相互作用的动态特性意义重人。

5、水下爆炸试验I"用电火花[8_9]气泡与结构相互作用的研究仍局限于简单平面及IW血结构，对球鼻鮪独特的双曲线型结构研究更少。本文主耍釆用电火花实验方式，通过设置犬量工况，研究不同位置水下电火花气泡与球鼻船结构相互作用后的动lsonbubbls.trexplson；bubb1；ts态特性。1实验原理实验装置包括可调式电火花气泡发生器、高速运动分析系统、连续光源和水槽。气泡生成器装置输出电压可调，能精确输出0〜200V稳定直流电压可控制生成气泡尺度，以满足不同实验需耍；高速运动分析系统ril高速摄像机PhantmV12.1和配套分析软件组成

6、；高速摄像机最大分辨率1280x800,拍摄速率6242帧/;最大拍摄速度650000帧/；通过配套分析软件，可对影像中气泡半径、运动轨迹和速度等实验数据进基金项目：优秀青年科学基金项目(51222904)；国家白然科学基金项目(11202057,51009035)；国家自皴科学基金童点项目(50939002)：教育部新世纪人才支持计划(NCET100054)收義日期：2012—04—17修改稿收到日期：2012—05—28第一作者王诗平男，琦士，1983年生行处理；水箱尺寸为500mmx500mmx500mm；光源采用额定功率2000

7、W的连续光源。实验设备安装与3o调试具体见文献［8］。2工况设置球鼻舶结构具有独特的双曲线型，其结构主体呈光顺的流线型，正前方、左右两侧均为光滑外凸的人曲率曲面；导流罩上部和后侧为与船体外板平滑过渡，向结构内侧逐渐收缩，呈“S型”曲面，如图1所示。为区别以往气泡与固壁相互作用实验，突出球鼻toneinaetn■■taencr0s9eaeitcVns■1fccrhcioPin0wuhehd0Pihoeitc0weoieweoiehPdma9)p1nbnVPkhPntgetr•1oa)hosaidachiy0,eohrufSutodueee

8、0teh线设计可减小兴波阻力,提高舰船机动性；同时承担情况。III成本高昂，4重复性差，多在实验室中采或激光设备生成水下气泡。而对2实验现象与讨论本文旨在探讨气泡与球鼻艄结构相互作用的动态特也二为使统计的数