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《第十届全国流体力学学术会议论文摘要集》2018年
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轴对称体入水超空泡形态的高速摄像测量研究

肖春华  于昆龙  姜裕标  陈辅政  李征初  胡站伟  
【摘要】:针对高速运动体入水超空泡的形成问题,采用高速摄像测量方法,对尖头、圆头、平头三种典型头部外形的轴对称体入水超空泡形态、减阻特性和稳定性进行了研究。首先,建立了研究轴对称体入水超空泡的实验装置。然后,采用高速摄像测量方法对轴对称体入水超空泡形态特征进行了研究。同时,研究了轴对称体入水超空泡的速度衰减特性,分析了入水超空泡形态与减阻特性的关系。最后,分别建立了超空泡稳定状态和破灭状态下的受力及运动方程,对轴对称体的运动稳定性进行了分析。研究表明,入水超空泡的形成可以降低轴对称体入水阻力,减小轴对称体运动速度的衰减速率。尖头轴对称体形成的超空泡形态最为稳定,在水中的运动轨迹也更不容易发生偏转。平头轴对称体容易形成云状空泡,难于发展成超空泡,其运动速度下降很快,而且运动轨迹也很容易偏转,超空泡尾缘容易发生破裂,这将影响轴对称体受力/力矩的不平衡,导致其在水中的阻力增加,运动速度迅速衰减,运动轨迹发生很大偏转。在最先破碎位置补充压力,以达到超空泡内部压力平衡,是保持超空泡稳定形态的关键。建立的运动稳定性方程可以解释轴对称体入水过程的超空泡形态与阻力特性、偏转特性的联系。

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