变速航行体自然超空泡形态与记忆效应研究.pdf

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1、第41卷第6期华中科技大学学报(自然科学版)Vo1．4lNO．62O13年6月J．HuazhongUniv．ofSci．&Tech．(NaturalScienceEdition)Jun．2013变速航行体自然超空泡形态与记忆效应研究李魁彬王安稳毛柳伟付书强(1海军工程大学理学院，湖北武汉430033；292132部队，山东胶南266400)摘要为了快捷地得到变速航行体非定常超空泡形态，探索记忆效应对空泡形态的影响，基于空泡截面独立扩展原理、空泡镜像闭合模型和航行体动力学方程，利用相对时间轴与绝对时间轴、惯性坐标系与弹体坐标系之间的关系，推导了航行体在恒定推

2、力下及匀变速情况下自然超空泡形态的解析解，获得了空泡形态的特征量的表达式．利用经验公式，对所得的惯性运动航行体的空泡形态公式进行了验证；并结合算例分析了射弹和匀变速航行体超空泡的记忆效应，得到了空泡数、空化器尺寸和加速度对其空泡记忆效应的影响规律：当空泡数越小、空化器半径越大、加速度绝对值越大时，记忆效应越明显．关键词水下航行体；变速运动；超空泡；独立性原理；空泡形态；记忆效应中图分类号0351．3文献标志码A文章编号1671—4512(2013)06—0094—05ShapesandmemoryeffectsofnaturalsupercaVitati0

3、nofnavigatingbodieswithvariablespeedsLiKuibin’WangAnwenMaoLiuweiFuShuqiang。(1CollegeofScience，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China2NavalUnitNo．92132，Jiaonan266400，ShandongChina)AbstractToquicklyobtaintheformsoftime—dependentsupercavitationofnavigatingvehicleswithvariable

4、speedsandthememoryeffectsontheshapes，basedontheprincipleofindependenceofcavitysectionexpansion，theenantiomorphousschemeofcavityclosureandtheequationofmotion，theanalyticsolutionsofnaturalsupercavityshapeofunderwatervehicleswithaconstantthrustoraccelera—tionwerededucedbytherelations

5、oftherelativetimeaxistotheabsoluteoneandtheinertialframetothemovingcoordinatesystem．Theexpressesofcavityparameterswereobtained．Theresultsofthesupercavitationshapesofvehiclesininertiamotionwerevalidatedbytheempiricalformula．Supercav—itationmemoryeffectsofprojectilesandvehicleswitha

6、constantaccelerationwereanalyzedbyexam—pies，andsomerelationsofthecavitationnumber，cavitatorradiusandaccelerationwithmemoryeffectswereobtained．Theconclusionsshowthatthesmallerthecavitationnumberis，thebiggerthecavitatorradiusis，thehighertheaccelerationis，andthemoresignificantthememo

7、ryeffectis．Keywordsunderwatervehicle；variablespeedmotion；supercavity；independenceprinciple；cavityshape；memoryeffects当水下航行体速度大于50m／s、空泡数小于了适用于一定空泡数的射弹空泡形态经验公式；0．1时，其周围就会产生几乎包裹整个物体的空文献E4—5]利用独立扩展原理采用时间差分法对泡区域，这个区域称为超空泡¨．目前，针对超空自然、通气、定常和非定常超空泡及其稳定性进行泡形态主要采用实验拟合、基于独立扩展原理数了数值计算；文献[6—7]

8、利用CFD软件仿真了空值模拟和CFD软件仿真等方法：文献[2—3]