兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (12): 4539-4553.doi: 10.12382/bgxb.2023.0969
杨哲1,*(), 鹿麟1,2, 李强1, 孙志群1, 侯宇2,**(
)
收稿日期:
2023-09-25
上线日期:
2024-01-17
通讯作者:
基金资助:
YANG Zhe1,*(), LU Lin1,2, LI Qiang1, SUN Zhiqun1, HOU Yu2,**(
)
Received:
2023-09-25
Online:
2024-01-17
摘要:
为研究冰孔约束对圆柱体倾斜入水过程的影响,基于流体体积多相流模型建立冰孔约束下的圆柱体入水数值方法,并通过实验测试,完成数值方法准确性的验证。在此基础上,开展不同冰孔孔径下圆柱体入水运动过程的模拟仿真,分析冰孔约束条件下圆柱体入水过程中的空泡演化特性与运动特性。研究结果表明:冰孔约束改变了自由液面的流动情况,从而影响了表面喷溅方向和形态。另外,由于液体撞击冰孔壁消耗了部分空泡用于扩张的能量,导致空泡扩张受阻,并且撞击后形成反射流,而反射流与空泡扩张方向相反,进一步使空泡受阻,致使背水面空泡壁呈弯曲状。在较小冰孔直径工况下,空泡壁与冰孔发生直接接触,使空泡发生局部变形,并且扩张受阻。而在较大冰孔直径工况下,空泡壁未与冰孔接触,此时反射流成为抑制空泡形态的主要原因;除此之外,冰孔约束下,自由液面处会出现了更大范围的剪切变形区域,并且腔内存在更多大尺度的涡旋,这些涡旋导致腔内的压力梯度增大,从而使空泡受到不同方向的压力,进而抑制自由液面处的空泡形态;冰孔约束导致圆柱体入水载荷峰值增大,并造成圆柱体的速度衰减更快。
中图分类号:
杨哲, 鹿麟, 李强, 孙志群, 侯宇. 冰孔约束下圆柱体倾斜入水空泡演化与流场特性数值模拟[J]. 兵工学报, 2024, 45(12): 4539-4553.
YANG Zhe, LU Lin, LI Qiang, SUN Zhiqun, HOU Yu. Numerical Simulation on Cavity Evolution and Flow Field Characteristics of Cylinder Obliquely Entering Water under Ice Hole Constraint[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(12): 4539-4553.
图4 圆柱体倾斜入水空泡轮廓实验结果(左)与仿真结果(右)对比
Fig.4 Comparison of experimental (left) and numerical (right) cavity shapes in the process of cylinder oblique water-entry
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