园 员 员 年 缘 月 第 猿 苑 卷 第 缘 期 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 允 燥 怎 则 灶 葬 造 燥 枣 月 藻 蚤 躁 蚤 灶 早 哉 灶 蚤 增 藻 则 泽 蚤 贼 赠 燥 枣 粤 藻 则 燥 灶 葬 怎 贼 蚤 糟 泽 葬 灶 凿 粤 泽 贼 则 燥 灶 葬 怎 贼 蚤 糟 泽 酝 葬 赠 园 员 员 灾 燥 造 援 猿 苑 晕 燥 郾 缘 航 行 体 出 水 过 程 头 部 流 场 载 荷 特 性 分 析 尤 天 庆 张 嘉 钟 王 聪 曹 伟 渊 哈 尔 滨 工 业 大 学 航 天 学 院 袁 哈 尔 滨 员 缘 园 园 园 员 冤 摘 要 院 航 行 体 高 速 出 水 过 程 中 流 场 变 化 剧 烈 且 复 杂 袁 为 研 究 其 水 动 力 载 荷 变 化 袁 采 用 均 质 多 相 流 模 型 及 空 化 模 型 袁 开 展 了 出 水 过 程 的 数 值 模 拟 研 究 援 通 过 数 值 模 拟 分 析 了 不 同 头 部 形 状 及 出 水 攻 角 对 航 行 体 出 水 过 程 流 场 的 影 响 援 分 析 结 果 表 明 院 空 化 性 能 较 强 的 头 形 能 产 生 头 部 空 泡 袁 并 在 穿 越 水 面 时 溃 灭 袁 引 起 较 为 强 烈 的 流 场 变 化 并 产 生 较 高 压 强 作 用 于 航 行 体 壁 面 援 而 空 泡 溃 灭 过 程 也 会 因 头 形 的 不 同 而 略 有 差 别 援 有 攻 角 出 水 时 空 泡 溃 灭 呈 现 非 对 称 性 袁 因 此 形 成 了 较 大 的 力 矩 援 而 力 矩 的 变 化 情 况 也 受 攻 角 影 响 较 大 援 关 键 词 院 空 化 曰 出 水 曰 多 相 流 曰 水 下 航 行 体 中 图 分 类 号 院 栽 允 苑 远 园 援 怨 文 献 标 识 码 院 粤 文 章 编 号 院 员 园 园 员 鄄 缘 怨 远 缘 渊 园 员 员 冤 园 缘 鄄 园 远 员 园 鄄 园 缘 悦 澡 葬 则 葬 糟 贼 藻 则 蚤 泽 贼 蚤 糟 葬 灶 葬 造 赠 泽 蚤 泽 燥 枣 枣 造 燥 憎 造 燥 葬 凿 葬 则 燥 怎 灶 凿 澡 藻 葬 凿 凿 怎 则 蚤 灶 早 增 藻 澡 蚤 糟 造 藻 泽 藻 曾 蚤 贼 燥 枣 憎 葬 贼 藻 则 再 燥 怎 栽 蚤 葬 灶 择 蚤 灶 早 在 澡 葬 灶 早 允 蚤 葬 扎 澡 燥 灶 早 宰 葬 灶 早 悦 燥 灶 早 悦 葬 燥 宰 藻 蚤 渊 杂 糟 澡 燥 燥 造 燥 枣 粤 泽 贼 则 燥 灶 葬 怎 贼 蚤 糟 泽 袁 匀 葬 则 遭 蚤 灶 陨 灶 泽 贼 蚤 贼 怎 贼 藻 燥 枣 栽 藻 糟 澡 灶 燥 造 燥 早 赠 袁 匀 葬 则 遭 蚤 灶 员 缘 园 园 园 员 袁 悦 澡 蚤 灶 葬 冤 粤 遭 泽 贼 则 葬 糟 贼 院 阅 怎 则 蚤 灶 早 憎 葬 贼 藻 则 鄄 藻 曾 蚤 贼 燥 枣 怎 灶 凿 藻 则 憎 葬 贼 藻 则 增 藻 澡 蚤 糟 造 藻 袁 贼 澡 藻 增 蚤 燥 造 藻 灶 贼 糟 澡 葬 灶 早 藻 燥 枣 枣 造 燥 憎 枣 蚤 藻 造 凿 蚤 泽 增 藻 则 赠 糟 燥 皂 责 造 藻 曾 援 陨 灶 燥 则 凿 藻 则 贼 燥 蚤 灶 增 藻 泽 贼 蚤 早 葬 贼 藻 贼 澡 藻 增 葬 则 蚤 葬 贼 蚤 燥 灶 燥 枣 澡 赠 凿 则 燥 凿 赠 灶 葬 皂 蚤 糟 造 燥 葬 凿 袁 贼 澡 藻 憎 葬 贼 藻 则 鄄 藻 曾 蚤 贼 燥 枣 怎 灶 凿 藻 则 憎 葬 贼 藻 则 增 藻 澡 蚤 糟 造 藻 泽 憎 葬 泽 泽 蚤 皂 怎 造 葬 贼 藻 凿 遭 赠 葬 增 蚤 泽 糟 燥 怎 泽 枣 造 燥 憎 泽 燥 造 增 藻 则 憎 蚤 贼 澡 澡 燥 皂 燥 早 藻 灶 藻 燥 怎 泽 皂 怎 造 贼 蚤 责 澡 葬 泽 藻 枣 造 燥 憎 皂 燥 凿 藻 造 葬 灶 凿 糟 葬 增 蚤 贼 葬 蚤 燥 灶 皂 燥 凿 藻 造 援 栽 澡 藻 藻 枣 枣 藻 糟 贼 燥 枣 凿 蚤 枣 枣 藻 则 藻 灶 贼 澡 藻 葬 凿 泽 澡 葬 责 藻 葬 灶 凿 责 蚤 贼 糟 澡 蚤 灶 早 葬 灶 早 造 藻 燥 灶 贼 澡 藻 憎 葬 贼 藻 则 鄄 藻 曾 蚤 贼 枣 造 燥 憎 枣 蚤 藻 造 凿 憎 葬 泽 葬 灶 葬 造 赠 扎 藻 凿 遭 赠 贼 澡 藻 灶 怎 皂 藻 则 蚤 糟 葬 造 皂 藻 贼 澡 燥 凿 援 栽 澡 藻 葬 灶 葬 造 赠 泽 蚤 泽 则 藻 泽 怎 造 贼 蚤 灶 凿 蚤 糟 葬 贼 藻 泽 贼 澡 葬 贼 贼 澡 藻 澡 藻 葬 凿 泽 澡 葬 责 藻 憎 蚤 贼 澡 泽 贼 则 燥 灶 早 藻 则 糟 葬 增 蚤 贼 葬 贼 蚤 燥 灶 糟 葬 责 葬 遭 蚤 造 蚤 贼 赠 袁 憎 澡 蚤 糟 澡 皂 葬 蚤 灶 贼 葬 蚤 灶 泽 造 燥 糟 葬 造 糟 葬 增 蚤 贼 赠 袁 糟 葬 灶 糟 葬 怎 泽 藻 皂 燥 则 藻 泽 藻 增 藻 则 藻 枣 造 燥 憎 枣 蚤 藻 造 凿 糟 澡 葬 灶 早 藻 葬 灶 凿 责 则 燥 凿 怎 糟 藻 皂 葬 泽 泽 蚤 增 藻 责 则 藻 泽 泽 怎 则 藻 燥 灶 贼 澡 藻 澡 怎 造 造 燥 枣 增 藻 澡 蚤 糟 造 藻 援 栽 澡 藻 则 藻 泽 怎 造 贼 葬 造 泽 燥 蚤 灶 凿 蚤 糟 葬 贼 藻 泽 贼 澡 藻 枣 造 燥 憎 枣 蚤 藻 造 凿 燥 枣 憎 葬 贼 藻 则 鄄 藻 曾 蚤 贼 责 则 燥 糟 藻 泽 泽 憎 蚤 贼 澡 责 蚤 贼 糟 澡 蚤 灶 早 葬 灶 早 造 藻 蚤 泽 葬 泽 赠 皂 皂 藻 贼 则 蚤 糟 憎 澡 蚤 糟 澡 枣 燥 则 皂 泽 贼 澡 藻 责 燥 憎 藻 则 枣 怎 造 皂 燥 皂 藻 灶 贼 葬 责 责 造 蚤 藻 凿 燥 灶 贼 澡 藻 增 藻 澡 蚤 糟 造 藻 援 粤 灶 凿 贼 澡 藻 责 蚤 贼 糟 澡 蚤 灶 早 葬 灶 早 造 藻 澡 葬 泽 葬 早 则 藻 葬 贼 蚤 皂 责 葬 糟 贼 燥 灶 贼 澡 藻 增 葬 则 蚤 葬 贼 蚤 燥 灶 燥 枣 皂 燥 皂 藻 灶 贼 援 运 藻 赠 憎 燥 则 凿 泽 院 糟 葬 增 蚤 贼 葬 贼 蚤 燥 灶 曰 憎 葬 贼 藻 则 鄄 藻 曾 蚤 贼 曰 皂 怎 造 贼 蚤 责 澡 葬 泽 藻 枣 造 燥 憎 曰 怎 灶 凿 藻 则 憎 葬 贼 藻 则 增 藻 澡 蚤 糟 造 藻 泽 航 行 体 由 水 下 发 射 直 至 离 开 水 面 这 一 过 程 中 袁 表 面 压 强 不 断 变 化 袁 其 中 以 穿 越 水 面 过 程 尤 为 咱 员 暂 剧 烈 和 复 杂 援 由 于 该 过 程 的 瞬 态 性 和 强 非 线 性 袁 出 水 过 程 载 荷 预 报 存 在 诸 多 困 难 援 一 般 而 言 为 获 取 航 行 体 出 水 过 程 的 流 体 动 力 特 性 袁 需 进 行 大 量 实 验 袁 其 成 本 巨 大 援 因 此 针 对 穿 越 水 面 过 程 的 理 论 分 析 及 数 值 计 算 研 究 显 得 十 分 必 要 援 针 对 航 行 体 穿 越 水 面 过 程 的 研 究 已 有 较 长 历 史 袁 早 期 是 基 于 势 流 理 论 的 相 关 计 算 及 理 论 研 咱 原 猿 暂 究 援 随 着 计 算 机 技 术 发 展 袁 计 算 流 体 动 力 学 的 若 干 方 法 被 成 功 地 应 用 于 解 决 这 一 问 题 援 但 其 解 决 的 问 题 通 常 出 水 速 度 不 高 袁 因 此 航 行 体 表 面 并 咱 源 暂 不 存 在 由 于 过 低 压 力 而 形 成 的 空 泡 袁 更 没 有 涉 及 由 于 穿 越 水 面 而 引 起 的 空 泡 溃 灭 现 象 援 涉 及 穿 越 水 面 过 程 空 泡 溃 灭 现 象 的 文 献 最 早 见 于 文 献 咱 缘 暂 援 近 年 来 袁 空 泡 流 数 值 模 拟 发 展 带 动 了 针 对 此 问 题 的 数 值 研 究 援 刘 志 勇 等 采 用 酝 粤 悦 方 法 渊 酝 葬 则 噪 藻 则 葬 灶 凿 悦 藻 造 造 酝 藻 贼 澡 燥 凿 冤 计 算 了 航 行 体 带 空 泡 咱 远 暂 出 水 袁 并 阐 明 出 水 过 程 回 射 流 的 生 成 过 程 援 然 而 穿 越 水 面 过 程 的 空 泡 溃 灭 是 非 常 复 杂 的 物 理 现 收 稿 日 期 院 园 员 园 鄄 园 鄄 愿 基 金 项 目 院 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 渊 员 园 愿 园 园 远 冤 曰 中 国 博 士 后 科 学 基 金 资 助 项 目 渊 园 园 愿 园 源 源 园 愿 愿 源 冤 作 者 简 介 院 尤 天 庆 渊 员 怨 愿 源 原 冤 袁 男 袁 黑 龙 江 五 大 连 池 人 袁 博 士 生 袁 赠 贼 蚤 葬 灶 择 蚤 灶 早 岳 早 皂 葬 蚤 造 援 糟 燥 皂 援
第 缘 期 尤 天 庆 等 院 航 行 体 出 水 过 程 头 部 流 场 载 荷 特 性 分 析 远 员 员 象 袁 无 论 是 实 验 研 究 或 理 论 数 值 模 拟 袁 都 具 有 相 当 咱 苑 暂 的 难 度 袁 在 国 内 外 都 是 尚 未 很 好 解 决 的 问 题 援 本 文 在 研 究 出 水 载 荷 过 程 中 采 用 了 考 虑 空 化 模 型 的 均 相 流 理 论 袁 忽 略 了 航 行 体 在 水 下 发 射 过 程 中 产 生 的 非 可 凝 结 气 体 的 影 响 袁 忽 略 了 航 行 体 尾 部 流 场 对 上 游 流 场 的 影 响 援 分 析 了 不 同 头 部 外 形 和 出 水 攻 角 的 情 况 下 袁 航 行 体 穿 越 水 面 过 程 中 流 体 载 荷 的 变 化 援 员 均 质 多 相 流 数 值 计 算 模 型 航 行 体 出 水 过 程 中 涉 及 到 水 尧 水 蒸 气 及 空 气 多 相 流 体 动 力 计 算 袁 因 此 本 文 采 用 基 于 软 件 悦 云 载 的 均 质 多 相 流 模 型 计 算 此 问 题 援 在 计 算 过 程 中 袁 认 为 此 三 相 流 体 均 为 不 可 压 缩 牛 顿 流 体 援 其 控 制 方 程 采 用 基 于 晕 鄄 杂 渊 晕 葬 增 蚤 藻 则 鄄 杂 贼 燥 噪 藻 泽 冤 方 程 的 均 质 多 项 流 控 制 方 程 袁 并 采 用 噪 鄄 着 湍 流 模 型 援 由 于 计 算 过 程 中 需 考 虑 流 体 的 空 化 袁 故 采 用 如 下 所 述 的 空 化 模 型 院 鄣 渊 琢 蚤 籽 蚤 冤 垣 窑 渊 琢 蚤 籽 蚤 哉 冤 越 杂 蚤 垣 祝 蚤 渊 员 冤 鄣 贼 式 中 袁 琢 蚤 为 蚤 相 体 积 分 数 曰 籽 蚤 为 蚤 相 密 度 曰 哉 为 速 度 矢 量 曰 杂 蚤 为 广 义 源 项 曰 祝 蚤 为 进 入 蚤 相 的 单 位 体 积 质 量 源 援 晕 责 祝 蚤 越 移 祝 蚤 遭 袁 祝 蚤 遭 为 由 遭 相 到 蚤 相 单 位 质 量 流 遭 越 员 窑 率 袁 本 文 中 蚤 相 为 水 袁 遭 相 为 水 蒸 气 袁 祝 蚤 遭 越 皂 蚤 遭 粤 蚤 遭 袁 窑 皂 蚤 遭 是 遭 相 到 蚤 相 单 位 相 间 交 界 面 质 量 流 率 袁 粤 蚤 遭 为 相 间 界 面 面 积 援 由 砸 葬 赠 造 藻 蚤 早 澡 鄄 孕 造 藻 泽 泽 藻 贼 方 程 可 导 出 水 蒸 气 与 水 之 间 的 相 变 表 达 式 院 驻 猿 则 窑 灶 怎 糟 渊 员 原 则 早 冤 籽 早 皂 造 早 越 云 砸 月 猿 渣 责 增 原 责 渣 泽 早 灶 渊 责 增 原 责 冤 籽 憎 渊 冤 动 自 由 液 面 在 同 一 高 度 援 其 中 袁 头 形 粤 外 部 轮 廓 线 为 两 段 弧 相 切 的 曲 线 袁 曲 线 过 渡 平 滑 致 使 不 宜 产 生 空 化 现 象 曰 头 形 月 为 半 球 形 袁 在 半 球 头 部 与 其 下 部 结 合 处 流 体 压 力 减 少 宜 形 成 空 化 曰 头 形 悦 大 体 呈 锥 状 袁 其 锥 与 下 部 连 接 处 曲 率 半 径 较 小 袁 致 使 流 场 压 强 减 小 宜 形 成 稳 定 的 空 泡 援 这 猿 种 头 形 空 化 能 力 逐 次 渐 强 袁 代 表 不 同 空 化 性 能 的 头 形 并 展 现 其 出 水 过 程 中 不 同 的 现 象 援 图 员 水 下 航 行 体 的 头 部 几 何 外 形 首 先 袁 为 表 明 所 采 用 数 值 算 法 的 有 效 性 袁 计 算 了 半 球 头 型 航 行 体 在 水 下 航 行 时 不 同 空 化 数 滓 越 渊 责 肄 原 责 增 冤 辕 籽 增 下 的 表 面 压 强 分 布 袁 并 与 实 验 结 咱 愿 暂 果 对 比 袁 如 图 所 示 援 其 中 袁 悦 责 越 渊 责 原 责 肄 冤 辕 籽 增 为 压 强 系 数 袁 扎 凿 为 表 征 航 行 体 表 面 位 置 的 无 量 纲 参 数 援 对 比 显 示 数 值 模 拟 结 果 与 实 验 结 果 吻 合 较 好 袁 反 映 了 所 采 用 数 值 模 拟 方 法 在 计 算 局 部 空 化 流 场 时 具 有 较 强 的 适 用 性 援 式 中 袁 责 增 为 水 的 饱 和 蒸 汽 压 渊 本 文 取 猿 缘 员 园 孕 葬 冤 曰 则 灶 怎 糟 原 源 为 成 核 位 置 的 体 积 率 渊 本 文 取 缘 伊 员 园 冤 曰 云 为 经 验 常 数 援 不 同 头 形 对 出 水 载 荷 的 影 响 航 行 体 头 部 形 状 不 仅 对 水 下 航 行 阶 段 流 场 形 态 有 着 重 要 的 影 响 袁 而 且 也 是 出 水 过 程 流 场 形 态 及 载 荷 变 化 的 主 要 影 响 因 素 援 为 了 分 析 不 同 头 部 形 状 对 航 行 体 出 水 过 程 中 流 场 的 影 响 袁 建 立 了 包 括 半 球 头 形 在 内 的 猿 种 较 为 常 见 头 形 航 行 体 模 型 袁 如 图 员 所 示 援 猿 种 头 形 航 行 体 均 以 恒 定 速 度 增 出 水 援 在 此 定 义 航 行 体 截 面 直 径 为 凿 袁 在 出 水 的 起 始 时 刻 增 贼 凿 越 园 援 园 园 袁 航 行 体 头 部 最 高 点 与 未 受 扰 图 不 同 空 化 数 情 况 下 航 行 体 表 面 压 强 的 数 值 模 拟 结 果 与 实 验 的 对 比 航 行 体 出 水 过 程 中 一 个 显 著 而 普 遍 的 现 象 是 周 围 流 体 随 航 行 体 向 上 运 动 袁 导 致 自 由 液 面 隆 起 袁 如 图 猿 所 示 援 部 分 周 围 流 体 会 附 着 在 航 行 体 表 面 而 继 续 向 上 运 动 袁 在 重 力 作 用 下 该 部 分 水 会 最 终 脱 离 航 行 体 表 面 而 落 下 援 这 种 自 由 液 面 变 化 在 不 同 头 形 航 行 体 出 水 过 程 中 均 有 体 现 袁 但 对 于 具 有 较 强 空 化 性 能 头 形 月 和 悦 袁 其 出 水 过 程 中 主 要 现
远 员 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 园 员 员 年 象 还 包 括 已 经 形 成 的 空 泡 在 出 水 过 程 中 发 生 溃 灭 援 图 猿 水 下 航 行 体 出 水 过 程 的 自 由 液 面 及 空 泡 轮 廓 渊 增 贼 凿 越 园 援 远 园 冤 图 源 所 示 为 粤 头 形 航 行 体 出 水 过 程 中 表 面 压 强 系 数 分 布 情 况 援 在 水 下 航 行 阶 段 袁 流 体 流 经 航 行 体 表 面 扎 凿 越 园 援 缘 耀 援 园 时 袁 表 面 向 外 偏 离 流 线 方 向 袁 导 致 水 流 中 存 在 压 强 梯 度 袁 以 使 水 流 沿 着 航 行 体 表 面 继 续 流 动 援 表 现 为 在 出 水 刚 开 始 时 渊 增 贼 凿 越 园 援 员 冤 袁 扎 凿 越 园 援 缘 耀 援 园 段 压 强 系 数 较 低 袁 但 其 仍 不 足 以 低 至 可 以 产 生 明 显 空 化 现 象 援 因 此 袁 粤 头 形 航 行 体 在 出 水 过 程 中 袁 表 面 压 强 分 布 主 要 变 化 为 此 段 低 压 区 域 逐 渐 平 缓 地 缩 小 渊 增 贼 凿 越 员 援 猿 猿 冤 袁 以 致 最 后 几 乎 消 失 渊 增 贼 凿 越 援 怨 冤 援 图 源 粤 头 形 水 下 航 行 体 出 水 过 程 的 表 面 压 强 系 数 分 布 由 于 月 和 悦 头 形 出 水 过 程 中 存 在 着 空 泡 溃 灭 现 象 袁 因 此 其 出 水 过 程 流 场 变 化 与 粤 头 形 相 比 更 为 复 杂 援 表 面 压 强 系 数 分 布 的 变 化 情 况 也 更 为 剧 烈 援 图 缘 所 示 为 月 头 形 航 行 体 在 出 水 过 程 中 袁 空 泡 完 全 消 失 前 表 面 压 强 系 数 分 布 情 况 援 在 出 水 之 前 袁 水 流 流 过 航 行 体 表 面 扎 凿 越 园 援 缘 附 近 时 袁 航 行 体 外 表 面 向 外 偏 离 流 线 方 向 袁 水 流 中 产 生 较 低 的 压 强 并 持 续 足 够 长 时 间 袁 进 而 产 生 空 化 现 象 援 表 现 为 在 出 水 刚 开 始 时 渊 增 贼 凿 越 园 援 园 源 冤 袁 压 强 在 已 经 形 成 空 泡 的 区 域 内 渊 扎 凿 越 园 援 缘 耀 员 援 缘 园 冤 保 持 较 低 的 水 平 并 维 持 恒 定 援 在 出 水 过 程 中 袁 周 围 水 流 跟 随 着 航 行 体 向 上 运 动 使 水 面 隆 起 援 该 部 分 水 流 周 围 介 质 变 化 使 其 不 能 维 持 与 航 行 体 表 面 的 较 高 相 对 运 动 速 度 援 因 此 袁 空 化 产 生 和 维 持 的 低 压 条 件 消 失 袁 空 泡 开 始 逐 渐 缩 小 援 表 现 为 航 行 体 表 面 低 压 区 域 开 始 明 显 地 收 缩 袁 如 增 贼 凿 越 园 援 愿 源 和 员 援 园 缘 时 刻 的 压 强 系 数 曲 线 所 示 援 由 于 空 泡 内 部 具 有 较 低 压 强 袁 因 此 空 泡 的 收 缩 导 致 周 围 流 体 以 很 高 速 度 冲 击 航 行 体 表 面 袁 形 成 较 高 的 压 强 作 用 于 航 行 体 表 面 援 其 中 袁 在 空 泡 消 失 时 渊 增 贼 凿 越 员 援 员 猿 冤 袁 产 生 的 压 强 局 部 最 高 可 达 酝 孕 葬 袁 远 高 于 其 他 时 刻 压 强 援 为 不 影 响 其 他 时 刻 压 强 系 数 显 示 袁 此 刻 压 强 分 布 曲 线 未 在 图 中 标 示 援 图 缘 月 头 形 水 下 航 行 体 出 水 过 程 的 表 面 压 强 系 数 分 布 由 头 形 粤 与 月 出 水 过 程 中 表 面 压 强 分 布 变 化 对 比 可 知 袁 由 于 月 头 形 外 轮 廓 线 变 化 较 粤 过 渡 更 为 剧 烈 袁 较 易 形 成 空 泡 袁 进 而 出 水 过 程 中 存 在 空 泡 溃 灭 现 象 援 周 围 水 流 在 空 泡 溃 灭 时 强 烈 地 冲 击 航 行 体 表 面 袁 产 生 较 高 的 压 强 援 因 此 表 面 的 载 荷 也 较 为 恶 劣 援 同 样 袁 由 于 头 形 外 轮 廓 曲 线 不 同 袁 在 出 水 过 程 中 空 泡 收 缩 并 溃 灭 也 存 在 差 别 援 图 远 所 示 为 悦 头 形 航 行 体 在 出 水 过 程 中 袁 空 泡 完 全 消 失 前 表 面 压 强 系 数 分 布 情 况 援 由 图 远 便 可 观 察 到 悦 头 形 较 月 头 形 在 出 水 过 程 中 所 表 现 的 不 同 现 象 援 图 远 悦 头 形 水 下 航 行 体 出 水 过 程 的 表 面 压 强 系 数 分 布 首 先 袁 由 于 该 头 形 在 其 头 部 具 有 较 强 的 空 化 能 力 袁 空 泡 在 最 初 收 缩 过 程 中 上 部 分 离 点 位 置 保
第 缘 期 尤 天 庆 等 院 航 行 体 出 水 过 程 头 部 流 场 载 荷 特 性 分 析 远 员 猿 持 不 变 袁 仅 是 尾 部 高 压 区 域 逐 步 向 上 扩 展 袁 如 增 贼 凿 越 员 援 园 缘 时 刻 压 强 系 数 分 布 曲 线 所 示 援 其 次 袁 在 空 泡 进 一 步 收 缩 过 程 中 袁 周 围 水 流 在 内 外 压 差 作 用 下 进 入 空 泡 内 部 袁 并 冲 击 航 行 体 壁 面 袁 产 生 较 高 压 强 袁 如 增 贼 凿 越 员 援 猿 时 刻 扎 凿 越 园 援 缘 耀 员 援 园 处 压 强 系 数 分 布 所 示 援 事 实 上 袁 在 这 一 时 刻 时 头 部 仍 保 持 较 低 压 强 袁 空 化 在 此 处 仍 然 存 在 援 因 此 袁 空 泡 在 形 态 上 被 分 成 了 上 下 两 部 分 袁 表 现 为 压 强 系 数 曲 线 上 的 两 处 低 压 区 渊 扎 凿 越 园 援 缘 和 扎 凿 越 员 援 园 耀 员 援 缘 冤 援 对 于 具 有 头 部 空 泡 的 不 同 头 形 航 行 体 袁 在 出 水 过 程 中 袁 虽 然 大 多 存 在 伴 有 较 高 压 强 的 空 泡 溃 灭 现 象 袁 但 空 泡 溃 灭 过 程 并 不 是 一 成 不 变 的 援 其 中 数 值 模 拟 结 果 表 明 袁 头 形 明 显 影 响 着 空 泡 溃 灭 过 程 表 面 压 强 载 荷 变 化 情 况 援 纠 其 深 层 次 原 因 是 袁 不 同 头 部 外 轮 廓 线 的 曲 率 变 化 影 响 其 空 化 性 能 及 抬 高 水 量 袁 致 使 空 泡 溃 灭 过 程 所 形 成 的 压 强 载 荷 存 在 差 异 援 猿 出 水 攻 角 对 载 荷 的 影 响 值 得 注 意 的 是 空 泡 溃 灭 载 荷 具 有 强 非 线 性 和 瞬 态 特 性 援 即 使 在 垂 直 出 水 情 况 下 袁 所 形 成 的 压 强 载 荷 也 不 完 全 轴 对 称 分 布 援 在 更 多 情 况 下 袁 航 行 体 是 以 一 定 角 度 出 水 袁 因 此 流 场 较 垂 直 出 水 过 程 多 有 不 同 援 为 研 究 攻 角 对 出 水 过 程 中 流 场 的 影 响 袁 使 用 半 球 头 形 水 下 航 行 体 模 型 月 袁 分 别 模 拟 了 以 援 缘 园 毅 袁 猿 援 苑 缘 毅 和 缘 援 园 园 毅 攻 角 出 水 的 过 程 援 其 中 援 缘 园 毅 和 缘 援 园 园 毅 出 水 过 程 自 由 液 面 尧 空 泡 轮 廓 及 压 强 分 布 情 况 如 图 苑 所 示 援 在 出 水 过 程 初 始 时 刻 渊 增 贼 凿 越 园 援 园 园 冤 袁 空 泡 形 状 及 压 强 分 布 均 呈 现 非 对 称 性 援 在 航 行 体 迎 水 面 袁 由 于 航 行 体 表 面 向 外 偏 离 流 线 的 幅 度 较 小 袁 故 压 强 梯 度 变 化 较 小 援 表 现 为 迎 水 面 低 压 区 域 较 小 袁 空 泡 厚 度 较 薄 援 在 航 行 体 背 水 面 袁 由 于 空 泡 受 其 尾 部 形 成 较 为 强 烈 回 注 水 流 的 卷 吸 作 用 袁 空 泡 长 度 较 短 援 如 图 苑 所 示 袁 对 比 不 同 攻 角 的 出 水 过 程 可 观 察 到 袁 空 泡 形 态 及 压 强 分 布 的 非 对 称 性 有 随 着 攻 角 增 大 而 加 剧 的 趋 势 援 如 当 航 行 体 以 攻 角 缘 援 园 园 毅 出 水 时 袁 迎 水 面 空 泡 溃 灭 时 刻 早 于 援 缘 园 毅 袁 且 背 水 面 空 泡 溃 灭 时 刻 也 相 对 较 晚 援 与 垂 直 出 水 过 程 相 同 袁 在 空 泡 局 部 消 失 时 袁 航 行 体 表 面 会 产 生 较 高 的 压 强 援 在 存 在 攻 角 的 情 况 下 袁 这 种 压 强 分 布 为 非 轴 对 称 的 袁 因 此 在 溃 灭 过 程 中 产 生 了 较 大 俯 仰 力 矩 袁 如 图 愿 所 示 援 其 中 皂 赠 越 酝 赠 辕 籽 杂 蕴 增 为 俯 仰 力 矩 系 数 袁 酝 赠 为 俯 仰 力 矩 袁 杂 取 航 行 体 截 面 积 袁 蕴 越 愿 凿 为 航 行 体 长 度 援 葬 出 水 攻 角 为 援 缘 园 毅 图 苑 遭 出 水 攻 角 为 缘 援 园 园 毅 水 下 航 行 体 以 不 同 攻 角 出 水 过 程 的 自 由 液 面 尧 空 泡 轮 廓 及 压 强 分 布
远 员 源 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 园 员 员 年 如 图 愿 所 示 袁 在 出 水 过 程 中 袁 航 行 体 所 受 力 矩 变 化 曲 线 表 示 袁 在 迎 水 面 空 泡 消 失 时 力 矩 急 剧 增 大 袁 并 且 在 背 水 面 空 泡 溃 灭 消 失 时 力 矩 反 方 向 大 幅 度 增 大 援 这 种 力 矩 的 急 剧 变 化 不 仅 对 航 行 体 出 水 弹 道 有 着 一 定 影 响 袁 而 且 对 结 构 强 度 也 是 一 种 考 验 援 冤 不 同 头 形 亦 会 导 致 空 泡 溃 灭 过 程 产 生 空 泡 断 裂 等 现 象 袁 以 致 溃 灭 过 程 的 压 力 载 荷 存 在 差 异 援 猿 冤 带 攻 角 出 水 空 泡 溃 灭 加 剧 了 航 行 体 表 面 压 强 分 布 的 非 对 称 性 袁 形 成 了 较 大 力 矩 援 源 冤 在 计 算 的 角 度 变 化 范 围 内 袁 迎 水 面 空 泡 溃 灭 时 力 矩 峰 值 随 攻 角 增 大 而 减 小 袁 峰 值 间 隔 时 间 随 攻 角 增 大 而 增 大 援 参 考 文 献 渊 砸 藻 枣 藻 则 藻 灶 糟 藻 泽 冤 图 愿 俯 仰 力 矩 系 数 变 化 曲 线 由 以 上 分 析 可 知 袁 较 大 出 水 攻 角 使 空 泡 迎 水 面 溃 灭 时 间 提 前 袁 使 背 水 面 溃 灭 时 间 延 后 援 因 此 袁 对 比 不 同 出 水 攻 角 的 力 矩 变 化 情 况 袁 可 知 较 大 攻 角 使 力 矩 的 两 个 反 方 向 峰 值 之 间 时 间 间 隔 扩 大 援 随 着 出 水 攻 角 增 大 袁 空 泡 迎 水 面 厚 度 变 薄 袁 溃 灭 时 周 围 水 流 对 航 行 体 表 面 的 冲 击 减 小 援 表 现 为 迎 水 面 空 泡 溃 灭 所 形 成 力 矩 有 减 小 的 趋 势 援 通 过 对 有 攻 角 出 水 过 程 流 场 及 载 荷 分 析 可 知 院 在 有 攻 角 出 水 过 程 中 袁 由 于 流 场 及 空 泡 形 态 的 非 对 称 性 导 致 了 迎 水 面 至 背 水 面 空 泡 溃 灭 过 程 时 间 上 的 先 后 之 分 援 头 部 空 泡 溃 灭 加 剧 了 航 行 体 表 面 压 强 分 布 的 非 对 称 性 袁 从 而 产 生 了 较 大 力 矩 援 空 泡 迎 水 面 及 背 水 面 的 溃 灭 产 生 两 个 反 方 向 力 矩 峰 值 援 随 着 出 水 攻 角 增 大 袁 两 峰 值 的 时 间 间 隔 增 大 袁 迎 水 面 空 泡 溃 灭 时 产 生 的 力 矩 渐 小 援 源 结 论 通 过 对 航 行 体 出 水 过 程 的 数 值 模 拟 袁 分 析 了 航 行 体 头 形 及 出 水 攻 角 对 表 面 压 强 分 布 及 俯 仰 力 矩 的 影 响 援 分 析 结 果 表 明 院 员 冤 空 化 能 力 较 强 头 形 渊 外 轮 廓 曲 率 变 化 较 大 冤 易 在 航 行 体 头 部 形 成 局 部 空 泡 袁 并 存 在 空 泡 溃 灭 现 象 援 压 强 载 荷 变 化 较 为 剧 烈 援 咱 员 暂 颜 开 袁 王 宝 寿 援 出 水 空 泡 流 动 的 一 些 研 究 进 展 咱 悦 暂 辕 辕 朱 德 祥 袁 周 连 第 袁 刘 桦 袁 等 援 第 二 十 一 届 全 国 水 动 力 学 研 讨 会 暨 第 八 届 全 国 水 动 力 学 学 术 会 议 暨 两 岸 船 舶 与 海 洋 工 程 水 动 力 学 研 讨 会 文 集 援 济 南 院 海 洋 出 版 社 袁 园 园 愿 院 怨 远 再 葬 灶 运 葬 蚤 袁 宰 葬 灶 早 月 葬 燥 泽 澡 燥 怎 援 杂 燥 皂 藻 则 藻 泽 藻 葬 则 糟 澡 责 则 燥 早 则 藻 泽 泽 燥 枣 憎 葬 贼 藻 则 鄄 藻 曾 蚤 贼 糟 葬 增 蚤 贼 赠 咱 悦 暂 辕 辕 在 澡 怎 阅 藻 曾 蚤 葬 灶 早 袁 在 澡 燥 怎 蕴 蚤 葬 灶 凿 蚤 袁 蕴 蚤 怎 匀 怎 葬 袁 藻 贼 葬 造 援 栽 澡 藻 员 泽 贼 晕 葬 贼 蚤 燥 灶 葬 造 悦 燥 灶 枣 藻 则 藻 灶 糟 藻 燥 灶 匀 赠 凿 则 燥 凿 赠 灶 葬 皂 蚤 糟 泽 葬 灶 凿 愿 贼 澡 晕 葬 贼 蚤 燥 灶 葬 造 悦 燥 灶 早 则 藻 泽 泽 燥 灶 匀 赠 凿 则 燥 凿 赠 灶 葬 皂 蚤 糟 泽 葬 灶 凿 贼 澡 藻 悦 则 燥 泽 泽 鄄 杂 贼 则 葬 蚤 贼 悦 燥 灶 枣 藻 则 藻 灶 糟 藻 燥 灶 杂 澡 蚤 责 葬 灶 凿 韵 糟 藻 葬 灶 耘 灶 早 蚤 灶 藻 藻 则 蚤 灶 早 匀 赠 凿 则 燥 凿 赠 灶 葬 皂 蚤 糟 泽 援 允 蚤 灶 葬 灶 院 韵 糟 藻 葬 灶 责 则 藻 泽 泽 袁 园 园 愿 院 怨 远 渊 蚤 灶 悦 澡 蚤 灶 藻 泽 藻 冤 咱 暂 酝 燥 赠 燥 杂 袁 郧 则 藻 藻 灶 澡 燥 憎 酝 援 云 则 藻 藻 皂 燥 贼 蚤 燥 灶 燥 枣 葬 糟 赠 造 蚤 灶 凿 藻 则 皂 燥 增 蚤 灶 早 遭 藻 造 燥 憎 葬 灶 凿 贼 澡 则 燥 怎 早 澡 贼 葬 枣 则 藻 藻 泽 怎 则 枣 葬 糟 藻 咱 允 暂 援 粤 责 责 造 蚤 藻 凿 韵 糟 藻 葬 灶 砸 藻 泽 藻 葬 则 糟 澡 袁 园 园 园 渊 冤 院 猿 员 原 源 源 咱 猿 暂 匀 怎 蚤 杂 怎 灶 援 粤 遭 燥 怎 灶 凿 葬 则 赠 藻 造 藻 皂 藻 灶 贼 皂 藻 贼 澡 燥 凿 葬 责 责 造 蚤 藻 凿 贼 燥 泽 贼 则 燥 灶 早 造 赠 灶 燥 灶 造 蚤 灶 鄄 藻 葬 则 憎 葬 增 藻 鄄 遭 燥 凿 赠 蚤 灶 贼 藻 则 葬 糟 贼 蚤 燥 灶 责 则 燥 遭 造 藻 皂 泽 咱 阅 暂 援 栽 则 燥 灶 凿 澡 藻 蚤 皂 院 阅 藻 责 葬 则 贼 鄄 皂 藻 灶 贼 燥 枣 酝 葬 则 蚤 灶 藻 栽 藻 糟 澡 灶 燥 造 燥 早 赠 袁 晕 燥 则 憎 藻 早 蚤 葬 灶 哉 灶 蚤 增 藻 则 泽 蚤 贼 赠 燥 枣 杂 糟 蚤 藻 灶 糟 藻 葬 灶 凿 栽 藻 糟 澡 灶 燥 造 燥 早 赠 袁 园 园 苑 咱 源 暂 运 灶 葬 责 责 砸 栽 袁 阅 葬 蚤 造 赠 允 宰 袁 匀 葬 皂 皂 蚤 贼 贼 云 郧 袁 藻 贼 葬 造 援 悦 葬 增 蚤 贼 葬 贼 蚤 燥 灶 咱 酝 暂 援 蕴 燥 灶 鄄 凿 燥 灶 院 酝 糟 早 则 葬 憎 鄄 匀 蚤 造 造 月 燥 燥 噪 悦 燥 皂 责 葬 灶 赠 袁 员 怨 苑 园 咱 缘 暂 宰 葬 怎 早 澡 允 郧 袁 杂 贼 怎 遭 泽 贼 葬 凿 郧 宰 援 宰 葬 贼 藻 则 鄄 藻 曾 蚤 贼 遭 藻 澡 葬 增 蚤 燥 则 燥 枣 皂 蚤 泽 泽 蚤 造 藻 泽 责 葬 则 贼 员 援 责 则 藻 造 蚤 皂 蚤 灶 葬 则 赠 泽 贼 怎 凿 蚤 藻 泽 咱 砸 暂 援 粤 阅 苑 猿 苑 员 苑 袁 员 怨 远 员 咱 远 暂 蕴 蚤 怎 在 澡 蚤 赠 燥 灶 早 袁 再 蚤 杂 澡 怎 择 怎 灶 袁 再 葬 灶 运 葬 蚤 袁 藻 贼 葬 造 援 晕 怎 皂 藻 则 蚤 糟 葬 造 泽 蚤 皂 怎 造 葬 贼 蚤 燥 灶 燥 枣 憎 葬 贼 藻 则 鄄 藻 曾 蚤 贼 糟 葬 增 蚤 贼 赠 咱 砸 暂 援 悦 粤 灾 园 猿 鄄 韵 杂 鄄 苑 鄄 园 员 愿 袁 园 园 猿 咱 苑 暂 权 晓 波 袁 李 岩 袁 魏 海 鹏 袁 等 援 航 行 体 出 水 过 程 空 泡 溃 灭 特 性 研 究 咱 允 暂 援 船 舶 力 学 袁 园 园 愿 袁 源 渊 员 冤 院 缘 源 缘 原 缘 源 怨 匝 怎 葬 灶 载 蚤 葬 燥 遭 燥 袁 蕴 蚤 再 葬 灶 袁 宰 藻 蚤 匀 葬 蚤 责 藻 灶 早 袁 藻 贼 葬 造 援 悦 葬 增 蚤 贼 葬 贼 蚤 燥 灶 糟 燥 造 造 葬 责 泽 藻 糟 澡 葬 则 葬 糟 贼 藻 则 蚤 泽 贼 蚤 糟 则 藻 泽 藻 葬 则 糟 澡 蚤 灶 贼 澡 藻 燥 怎 贼 鄄 燥 枣 鄄 憎 葬 贼 藻 则 责 则 燥 早 则 藻 泽 泽 燥 枣 怎 灶 凿 藻 则 憎 葬 贼 藻 则 增 藻 澡 蚤 糟 造 藻 泽 咱 允 暂 援 允 燥 怎 则 灶 葬 造 燥 枣 杂 澡 蚤 责 酝 藻 糟 澡 葬 灶 蚤 糟 泽 袁 园 园 愿 袁 源 渊 员 冤 院 缘 源 缘 原 缘 源 怨 渊 蚤 灶 悦 澡 蚤 灶 藻 泽 藻 冤 咱 愿 暂 砸 燥 怎 泽 藻 匀 袁 酝 糟 晕 燥 憎 灶 允 杂 援 悦 葬 增 蚤 贼 葬 贼 蚤 燥 灶 葬 灶 凿 责 则 藻 泽 泽 怎 则 藻 凿 蚤 泽 贼 则 蚤 遭 怎 贼 蚤 燥 灶 袁 澡 藻 葬 凿 枣 燥 则 皂 泽 葬 贼 扎 藻 则 燥 葬 灶 早 造 藻 燥 枣 赠 葬 憎 咱 酝 暂 援 陨 燥 憎 葬 悦 蚤 贼 赠 院 杂 贼 葬 贼 藻 哉 灶 蚤 增 藻 则 泽 蚤 贼 赠 燥 枣 陨 燥 鄄 憎 葬 袁 员 怨 源 愿 渊 编 辑 院 张 嵘 冤