超空泡航行体通气规律数值仿真.pdf

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1、第22卷第2期鱼、雷技术VO1．22NO．22014年4月T0RPED0TECHNOL0GYApr．2014超空泡航行体通气规律数值仿真孙士明，颜开，陈伟政(中国船舶科学研究中心水动力学重点实验室，江苏无锡，214082)摘要：为了研究针对高傅汝德数(Fr数)下超空泡航行体通气规律问题，基于RANS方程，采用流体体积函数(VOF)多相流模型对小空化数下超空泡航行体通气规律进行仿真，分析了通气空化条件下空泡内的流场速度及压力分布，对比不同通气率条件下的空泡形态及空泡壁面压力分布，得出了不同自然空化数和雷诺数(Re数)条件下超空泡通气规律，仿真结果与试验现象一致。基于仿真结果

2、与量纲分析，针对高Fr数下通气超空泡，给出了考虑自然空化数影响的通气系数计算公式，可为进一步研究人T超空泡通气规律提供参考。关键词：超空泡航行体：空化：通气率；流体体积函数；数值仿真中图分类号：TJ630．1：U661．1文献标识码：A文章编号：1673。1948(2014)02—0081-06NumericalSimulationofVentilationLawforSupercaVitatingVehicleSUNShi-ming，ⅣKai，CHENWei—zheng(NationalKeyLabofScienceandTechnologyonHydrodynamic

3、s，ChinaShipScientificResearchCenter,Wuxi214082，China)Abstract：TounderstandtheventilationlawofasupercaVitatingvehicleinhighFroudenumberflows，RANSequationsandthevolumeoffluid(VOF)multiphaseflowmodelareemployedtosimulatetheventilationlawofasupercaVitatingvehicleinthecaseofsmallcavitationnumb

4、er．ThedistributionsofvelocityandpressureinventilatedsuDercavitationflowaredescribed．Thecavityshapesandthepressurealongthecavitywallwithdifferentventilationratesarecompared，respectively．TheventilationlawsatdifferentnaturalcavitationnumberandReynoldsnumberareobtained，andsimula—tionresultsag

5、reewellwithexperimentalphenomena．Basedonthecalculationresultsandthedimensionanalysis，anewformulaconsideringtheinfluenceofnaturalcavitationnumberisproposedtocalculatetheventilationcoefficientathighFroudenumber．Keywords：supercavitatingvehicle；cavitation；ventilationrate；volumeoffluid；numeric

6、alsimulation通气规律的理论研究多是在大量试验数据基础之0引言上归纳总结得到的。Logvinovich和Spurk针对高通气超空泡技术是指利用人工通气的方式使傅汝德数(Fr数)下的通气超空泡通过量纲分析和水下航行体周围完全被气体包裹，从而大幅降低试验研究分别得到了相应的通气率计算经验公式[1-2]阻力。为了维持航行体获得稳定航行所需要的流。随着计算机的发展，数值仿真可以很好地解体动力，需要保证空泡具有稳定的尺度，即必须决一些理论和试验上的困难，对超空泡研究的手保证空泡内相应的气体含量，这就需要连续稳定段进行补充。Kunz等人基于均值平衡流模型发展地向空泡内通气。

7、通气率的大小是控制空泡形态了一套完整的超空泡流动计算程序，可计算自然的重要参数，它受到多参数的影响。空化和通气空化流场等p】。Kinzel等人在Kunz南于通气超空泡涉及很多复杂理论，目前对基础上分别引入分离涡模拟和标准双方程湍流模收稿日期：2014一O1—01：修回日期：2014—01-21．作者简介：孙士明(1988一)，男，在读硕士，研究方向为空泡水动力学鱼雷技术WWW．yljszz．cn8l2014年4月鱼雷技术第22卷型，仿真了迟滞效应影响下的空化数随通气率的于Rayleigh．Plesset气泡动力学方程发展出来的