兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5): 240886-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0886
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收稿日期:
2024-09-24
上线日期:
2025-05-07
通讯作者:
基金资助:
WEI Ping, WENG Mingdeng, YANG Xiaobin*(), WANG Shoufa, WANG Yiming
Received:
2024-09-24
Online:
2025-05-07
摘要:
为了研究自由面对超空泡形状以及航行体水动力的影响,采用自适应网格方法结合流体体积方法对近自由面条件下超空泡航行体的运动过程进行数值模拟研究,分析自由面对超空泡形状、航行体升力、阻力、转矩的影响。研究发现:自由面的存在会导致超空泡尾部远离自由面偏移,超空泡的长度远小于无限水域中的超空泡长度;近自由面时,速度对航行体的升力有重要影响(小于50m/s升力为负,大于60m/s升力为正);当空泡完全包裹航行体时,仅空化器头部沾湿,航行体上的零转矩点始终出现在前端x=1D(D为空化器直径)附近,当超空泡尾部界面与航行体相交时,航行体的零转矩位置发生改变;当航行体攻角为正时,转矩受水深的影响较小,当攻角为负时,转矩受水深影响明显。
中图分类号:
魏平, 翁明灯, 杨晓彬, 王首发, 王一鸣. 近自由面高速航行体超空泡特征研究[J]. 兵工学报, 2025, 46(5): 240886-.
WEI Ping, WENG Mingdeng, YANG Xiaobin, WANG Shoufa, WANG Yiming. Research on the Supercavitation Characteristics of a High-speed Vehicle Near the Free Surface[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(5): 240886-.
工况 | 自适应加密等级 | 网格数 | 最小网格/m | 时间步/s |
---|---|---|---|---|
Case 1 | 1 | 86 | 2.50×10-4 | 5×10-5 |
Case 2 | 2 | 165 | 1.25×10-4 | 2×10-5 |
Case 3 | 3 | 391 | 6.25×10-5 | 1×10-5 |
表1 不同工况的网格参数
Table 1 Grid parameters for different working conditions
工况 | 自适应加密等级 | 网格数 | 最小网格/m | 时间步/s |
---|---|---|---|---|
Case 1 | 1 | 86 | 2.50×10-4 | 5×10-5 |
Case 2 | 2 | 165 | 1.25×10-4 | 2×10-5 |
Case 3 | 3 | 391 | 6.25×10-5 | 1×10-5 |
图3 超空泡附近网格分布(上为计算域Oxy截面上网格示意图,下为空化器附近局部放大图)
Fig.3 Grid distribution near supercavitation (The top figure shows the mesh on the Oxy plane of the computational domain, and the bottom figure is a local magnification near the cavitator)
工况 | v/(m·s-1) | H | 包裹情况 |
---|---|---|---|
Case 1 | 50 | 1D | 无法完全包裹 |
Case 2 | 60 | 0.7D | 无法完全包裹 |
Case 3 | 60 | 0.8D | 完全包裹 |
Case 4 | 70 | 0.6D | 完全包裹 |
表4 各工况参数
Table 4 Parameters for each working condition
工况 | v/(m·s-1) | H | 包裹情况 |
---|---|---|---|
Case 1 | 50 | 1D | 无法完全包裹 |
Case 2 | 60 | 0.7D | 无法完全包裹 |
Case 3 | 60 | 0.8D | 完全包裹 |
Case 4 | 70 | 0.6D | 完全包裹 |
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