超空泡航行体操纵过程流体动力特性数值模拟研究

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赵京丽渊1968-冤袁女袁高级工程师袁E-mail院jingjun4866@遥
第5期
周景军等院 超空泡航行体操升力袁航行体尾部与空泡壁面发生相互作用进入滑水状态袁航行体重力由前端空化器提 供的升力袁尾部滑行力以及尾舵提供的升力平衡袁前端的空化器以及尾部的十字舵成为其主要控制部 件[1-3]遥 空泡的存在使航行体的流体动力与常规水下航行体相比有了明显区别遥 从公开发表的文章看袁 目前有关流体动力的研究工作主要针对攻角尧舵角固定条件下的定常及非定常水动力遥 其中袁文献[3] 利用水洞试验对不同的超空泡形态下航行体尾部阻力系数尧升力系数及俯仰力矩系数的变化规律进 行了研究袁并对航行体有无攻角情况下的尾部流体特性进行了比较袁获得了攻角对尾部流体动力特性 的影响规律遥 文献[4]在重力直流式水洞中对模型进行了一系列的试验袁研究了轴对称体在通气空化下 从局部空泡发展到超空泡状态过程中对水动力的影响遥 文献[5-6]在空化水洞中研究了不同攻角下袁不 同空化数和雷诺数条件下的空泡流特性袁并对模型表面压力进行了测量袁记录了空泡形态特性袁最终 获得了不同攻角下的航行体升尧阻力系数曲线遥 文献[7]采用数值模拟方法研究了不同外形空化器在不 同偏转角条件下的升力尧阻力特性遥 另外袁在超空泡航行体动力学建模方面袁有关尾部滑行力的计算袁 主要采用经验公式进行计算[8-10]袁这种方法要求明确给出空泡外形和沾湿区域空泡边界与模型间的夹 角袁其计算精度目前还未有定论遥 有关超空泡航行体操舵过程及姿态变化过程中的瞬态流体动力特性 目前还未见有研究成果报道遥
ZHOU Jing-jun, ZHA O Jing-li, XIA NG Qing-rui
(705 Research Institute, China Shipbuilding Industry Corporation, Xi爷an 710075, China)
Abstract院Cavity deformation is caused by the steering of supercavitating vehicle, thus causes the change of hydrodynamics property. In order to understand the hydrodynamics characteristic of supercavitating vehicle during the process of steering. The CFD method based on Euler two-fluid model and moving mesh were used to study the change rule of cavity shape and the transient hydrodynamics during the steering process of cavitator, rudder at the aft section and the change process. The results show that the force changes lin鄄 early with the inclination angle of the cavitator and the influence to the planning force is more seriously during the attack- angle changing process than the cavitator steering process; the flow field is changed at the wake of cavity during the steering process of aft rudder, thus seriously influencing the planning force of vehicle. Key words: ventilated supercavity; steering; hydrodynamics; CFD method
摘要院 超空泡航行体操舵过程会引起空泡变形袁导致航行体流体动力学特性发生变化遥 为了了解超空泡航行体
操舵过程中航行体的动力学特性袁文中采用基于欧拉两流体模型的 CFD 数值模拟方法及动网格技术对超空泡
航行体空化器尧尾舵操舵过程以及航行体攻角变化过程中的空泡形态及航行体瞬态流体动力特性变化规律进行
了研究遥 研究结果表明空化器操舵过程中空化器升力随偏转角基本呈线性规律变化袁对航行体尾部滑行力的影
响相对于攻角变化对滑行力的影响为小量曰尾舵操舵过程改变了空泡尾部流场袁对于航行体尾部滑行力会产生
重要影响遥
关键词院 通气超空泡曰 操舵曰 流体动力曰 CFD 方法
中图分类号院 TV131
文献标识码院 A
doi: 10.3969/j.issn.1007-7294.2018.05.005
Numerical simulation on the hydrodynamics of supercavitating vehicle in the process of steering
第 22 卷第 5 期 2018 年 5 月
船舶力学 Journal of Ship Mechanics
文章编号院 1007-7294渊2018冤05-0560-09
超空泡航行体操纵过程流体动力 特性数值模拟研究
Vol.22 No.5 May 2018
周景军袁 赵京丽袁 项庆睿
渊中国船舶重工集团公司第七〇五研究所袁 西安 710075冤
0引 言
通气超空泡减阻技术是目前唯一一种能够大幅降低水下航行体阻力的减阻手段袁野暴风雪冶鱼雷的 问世证明了该项减阻技术潜在的军事应用价值遥 超空泡航行体在水中运动过程中袁前端空化器与水接
收稿日期院 2018-01-05
基金项目院 中组部万人计划青年拔尖人才科研项目资助 作者简介院 周景军渊1981-冤袁男袁高级工程师曰
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