水下航行体非定常空泡特性.pdf

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1、第35卷第11期2013年11月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．11Nov．，2013水下航行体非定常空泡特性田冠楠，孙龙泉，于福林，谢晓忠(哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：航行体在水下高速运行时，其表面的局部低压区会产生空化现象，对力学性能有重大影响，空泡的不稳定性更使航行体表面的压力分布复杂。本文利用商用软件Fluent对轴对称航行体在水下高速运行时所产生的局部空化现象进行非定常模拟。通过Fluent软件的二次开发接口，引入更加合适的空化模型，并对RNGk-6模型的涡粘性系数进行修正

2、，通过与实验数据比较，验证方法的可行性。然后运用非定常方法实现对水下航行体肩部空泡初生、发展、脱落、溃灭等现象的模拟，揭示了空泡的周期性生长规律。通过观察空泡区流场流动规律及压力分布，研究发现空泡周期性脱落的原因。关键词：航行体；二次开发；非定常空化；周期性中图分类号：TJ6301文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)11—0015—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2013．11．004TheanalysisofunsteadycavitationflowonunderwatervehicleTIANGuan—nan

3、，SUNLong—quan，YUFu—li，XIEXiao—zhong(CollegeofShipbuildingEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：ThecavitationflowoccursonthepartiallOWpressureareasofsurfaceontheunderwatervehicle，whenthevehicletravelsinhighspeedunderthewater．Especiallytheunsteadycavitatio

4、nmakesthedistributionofvehiclecomplicated．Thecavitationwouldhavefinimportanteffectonthemechanicalproperties．WithsoftFluent，thepaperanalysistheunsteadycavitaionflowontheaxsymmetricvehicle．Applyingtheseconddevelopment，thesoftisaddedtofittercavitationmodel．Besides，theeddyviscosityinthee

5、quationRNGk—sismodified．Comparedwiththeexperiment．theresultisprovedwell．Thenthepapersimulatesappearance，growth，shedding，collapseofthecavitationflowsuccessfullywiththeunsteadymethod．Itrevealstheperiodiclawgrowth．Byabsorbingthemotionlawandpressuredistributioninthecavitationarea，thepape

6、rgetsthereasonsofperiodicshedding．Keywords：vehicle；seconddevelopment；unsteadycavitationflow；periodiclaw0引言航行体在水下高速运行时，由于绕流而使其局部表面压力降低，当压力降到低压区内的压力达到饱和蒸汽压力时，便产生空泡，即空化现象⋯。当空泡内的压力大于饱和压力时，空泡便会溃灭、脱落，在溃灭的同时将对航行体表面产生较大抨击力，对于物面结构有着较大影响，这也是剥蚀物面的主要原因之一旧。。因而空泡流的非定常特性是研究的前沿课题之一。传统的研究空泡流的方法主要集中在应

7、用试验上，然而这种模型试验耗时长、花费高。近年来，随着数值方法和计算机技术的提高，数值模拟方法已经成为研究空化现象的重要手段之一。基于求解Navier．Stokes方程的数值方法就可以考虑粘性情况下较好的模拟空化现象。Roohi"。等应用收稿日期：2013—0l一04；修回日期：2013一Ol—15作者简介：田冠楠(1989一)，男，硕士研究生，研究方向为流体力学。·16·舰船科学技术第35卷VOF方法和LES湍流模型对二维水翼的定长空泡进行模拟，并与实验值对比，吻合较好。刘筠乔H1等针对垂直出筒过程中通气空泡流进行研究，得到了在通气状体下导弹阻力系数的变化情况

8、，研究了通气空泡的减阻特