空泡动力学特性的研究进展
超空泡航行体操纵过程流体动力特性数值模拟研究
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)
基于分叉理论的水下超空泡航行体运动特性研究
基于分叉理论的水下超空泡航行体运动特性研究分叉理论，也称为连续系统理论，是一种应用于力学研究中的数学理论。
它以微分方程为基础，通过对系统的运动方程进行连续分析，来描述系统的运动特性。
在水下航行体运动研究领域，分叉理论可以应用于分析水下超空泡航行体的运动特性。
水下超空泡航行体是一种利用超空泡技术实现水下航行的航行体。
其主要特点是在水下高速运动时，船体周围形成了一个超空泡区域，使得船体能够在水中行驶时减小水阻力，从而可以更加高效地航行。
在超空泡航行体运动过程中，由于液-气相变和激波等因素的影响，其运动特性较为复杂，需要借助分叉理论进行研究。
根据分叉理论，超空泡航行体的运动特性可以被描述为一组非线性微分方程。
其中，船体的运动状态可以用一组广义坐标表示，例如位置、速度、姿态等；超空泡区域的状态可以用一组控制参数表示，例如气泡半径、气体压力等。
通过将这些参数代入系统的运动方程，就可以得到超空泡航行体的运动模型。
在超空泡航行体运动模型的基础上，可以利用分叉理论分析其稳定性和运动特性。
例如，可以分析在不同航速下船体的运动状态、超空泡区域的形态和尺寸、船体与水面的接触状态等。
通过对这些参数的分析，可以得到超空泡航行体的优化设计方案，从而提高其航行稳定性和效率。
需要注意的是，在运用分叉理论进行超空泡航行体运动特性研究时，需要考虑到多种因素的综合影响。
例如，超空泡区域的形成和维持需要依靠复杂的水动力和气动力机制；另外，船体与水面的接触状态也可能会对超空泡航行体的运动产生重要影响。
因此，在进行研究时需要综合考虑多种因素，从而得到准确的结果。
总之，分叉理论是一种广泛应用于力学研究中的数学理论，可以用于描述超空泡航行体的运动特性。
通过利用分叉理论分析水下超空泡航行体的运动模型，可以得到优化设计方案，提高其航行效率和稳定性。
然而，在进行研究时需要综合考虑多种因素，才能得到准确的结果。
对于水下超空泡航行体运动特性的研究，需要对相关数据进行分析，以了解其基本特征和规律。
航行器垂直入水空泡特性与流体动力研究
2 数学模型
2. 1 控制方程
1)体积分数方程
q
t
+
vq. Ñ
q=
1 n (mpq - mqp )
q p= 1
( 1)
式中: q 为第 q 相 的体 积分 数; mpq是 p 相到 q 相 的 质量 输 送, mqp 是 q 相到 p 相的 质量 输送。该 方程 不是为 主相 求解 的, 主相体积分数的计算基于如下约束:
q q; t 为湍 流粘 性系
q= 1
数; g 为重力加速度。
3)湍流模型
本文采用标准 k- 两方程湍流模型进行计算:
dk = dt
[( + xi
t)
k
k] xi
+ Gk + Gb -
- YM
( 4)
d = [( + d t xi
t)
] xi
+ C1
k (Gk + C3 Gb ) - C2
2
( 5) k
第 28 卷 第 6期 文章编号: 1006 - 9348( 2011) 06 - 0005- 04
计算机仿真
2011年 6月
航行器垂直入水空泡特性与流体动力研究
胡平超, 张宇文, 袁绪龙
(西北工业大学航海学院, 陕西 西安 710072)
摘要: 研究超空泡航行器垂直入水空泡形态与流体动力特性, 针对空泡出现流体 动力特性改变, 为了确定入水 参数, 根据标 准 k- 模型, 采用三维动网格技术, 对超空泡航行器入 水过程重力 场下非定 常空泡特 性以及流 体动力参 数进行了 数值仿 真。得出结果, 攻角越大, 空泡形态不对称性越明显, 迎流面空泡越短越薄, 背流面空泡越长越厚, 迎流面与背流面的空泡闭 合时差越大, 且流体动力系数越大。证明对同一入水深度时, 从曲线上分析, 阻 力系数的斜率基 本一致, 升力系 数与俯仰力 矩系数的斜率随攻角的增大而增大。研究结果可为入水弹道的研究提供了流体动力参数。 关键词: 空泡形态; 流体动力; 非定常; 数值仿真; 动网格 中图分类号: TN 911 文献标识码: B
空化特性研究进展
建模 开始 的 。Ｒ ｙ ｉ （９７ 最 早对 空 化 现 象 进 ａｌ ｇ ｅ ｈ １１ ）
行 了理论研 究 ， 立 了不 可 压 缩 流体 中理 想 球 形 空 建
・ ・ ・
力机 械效 应 降 低 、 引起 空 蚀 、 辐 射 空 化 噪声 影 响 因 水 中兵器 安全 等等 Ｊ也 可能 变 害 为 利 、 人所 用 ， ， 为 比如将 空化 应用 于 清洗 、 切割 、 破碎 物 件 ， 高 石 油 提 钻井 钻 速 ， 善 材 料 表 面 性 能 、 程 强 化 等 等 ［ 。 改 过 为 了避 免空 化可 能 带来 的危 害 ， 同时 在某 些 场 合 合
理 利用 空化 ， 们 对 空 泡 运 动 特 性 、 化 机 理 等 进 人 空 行 了深 入 地 研 究 。本 文 从 空 泡 运 动 方 程 、 论 分 理
泡的径向运动方程——Ｒｙ 方程： ａｌ ｈ ｅ Ｒ尺＋ ÷尺 ＝
二
ｐ
— ｐ
。
Ｒ ｙｅ ｈ方 程 的 建 立 为 空 泡 动 力 学 的 发 ａｌ ｇ ｉ
Ｐ
展 奠定 了基 础 。然 而 ， 由于 Ｒ ｙｅ ｈ方 程 忽 略 Байду номын сангаас含 ａｌｉ ｇ
气 量 、 面 张力 和 压 缩 性 等 因素 对 空 泡 运 动 的影 表 响， 用其 进行 计算 分 析 得 到 的某 些 结 果 与 实 际 情况
不相符 合 ， 比如 空 泡 收 缩 到 最 小 半 径 时 ， 表 面 的 泡
第 １ １卷
第２ ７期
２ １ ９月 ０ １年
科
学
技
术
与
博士生导师 博导 空泡动力学
博士生导师博导空泡动力学空泡动力学是一门研究气泡运动及其与流体的相互作用的学科，对于理解气泡在水中的漂浮、沉降、破裂等现象具有重要意义。
作为一名博士生导师，我深入研究了空泡动力学，并指导了许多博士生的相关研究。
本文将详细介绍空泡动力学的基本原理、应用领域以及研究进展。
首先，理解空泡运动的基本原理是研究空泡动力学的重要前提。
当一个气泡进入液体中时，液体的粘性力会使气泡受到阻力，进而影响其运动。
其中，气泡的运动速度、运动轨迹以及破裂等行为是空泡动力学研究的关键内容。
通过分析气泡与液体间的力学相互作用，可以揭示空泡运动的规律性。
空泡动力学在多个领域都具有重要的应用价值。
一方面，研究空泡在生物医学领域中的应用，可以帮助设计更好的药物传递系统。
通过控制空泡的大小、形状和稳定性，可以将药物载体包裹于气泡中，并在体内靶向释放，提高药物的疗效和减少副作用。
另一方面，在工程领域中，空泡动力学也有广泛应用。
例如，在加工过程中，空泡的存在可能会对液体的流动性能产生影响，而通过研究空泡的运动规律，可以优化流体的材料加工过程。
最近的研究进展表明，空泡动力学的研究正朝着更加深入和广泛的方向发展。
一方面，研究者们利用新的实验技术和数值模拟方法，进一步了解了空泡动力学的微观机制。
例如，通过高速摄像技术和气泡追踪系统，可以实时观察和记录气泡的运动路径和速度，揭示空泡与流体间的相互作用过程。
另一方面，研究者们也在探索将空泡动力学理论应用于更加复杂的系统中，如多相流体、非牛顿流体等。
这些研究将有助于揭示更多现实世界中的复杂问题，并推动空泡动力学的应用和发展。
作为一名博士生导师，我非常重视培养学生对空泡动力学的研究兴趣和能力。
我指导的学生们在空泡动力学领域开展了有益的研究，发表了一系列高水平的学术论文，并取得了良好的研究成果。
在指导学生的过程中，我强调理论和实验的结合，注重培养学生独立思考和解决问题的能力。
同时，我也鼓励学生们积极参与国际学术会议和合作项目，与国内外专家进行深入交流，拓宽视野。
基于theodorsen方法的螺旋桨空泡数值计算研究
基于theodorsen方法的螺旋桨空泡数值计算研究摘要：本文主要讨论螺旋桨空泡的数值计算方面的研究，采用Theodorsen方法。
主要研究了螺旋桨空泡的气动力学特性，基于数值分析求解了它们的潜力函数式简化表达式，并作出了抗摆动稳定性的分析。
最后，对比了Theodorsen方法和其他现有方法的数值计算结果，发现Theodorsen方法能够更准确地模拟螺旋桨空泡的流态特性。
关键词：螺旋桨空泡；Theodorsen方法；数值计算；潜力函数；抗摆动稳定性中文正文：一、绪论螺旋桨空泡作为复杂的气体动力学系统，其空气动力特性对许多工程领域和实际应用有着重要的意义。
为了更好地理解和控制螺旋桨空泡的流动特性，数值计算已经成为研究螺旋桨空泡的重要手段。
因此，本文详细研究了基于Theodorsen方法的螺旋桨空泡数值计算研究，以期更加准确地模拟螺旋桨空泡的流动特性。
二、螺旋桨空泡的气动力学特性螺旋桨空泡的气动力学特性与空气动力系统的基本特性相关，其中包括潜力流态、抗摆动稳定性和由桨叶边缘效应引起的动压力等因素。
为了更准确地研究这些物理现象，研究者需要建立有效的数值模型来对螺旋桨空泡的流动特性进行分析。
三、基于Theodorsen方法的潜力函数Theodorsen方法是由Theodore Theodorsen于1933年提出的一种用于计算潜力流场的数值方法。
Theodorsen方法采用了反向求解的思想，根据空气动力学的基本原理，构建了螺旋桨空泡的潜力函数式简化表达式，并将它们放入数值程序中进行求解。
四、抗摆动稳定性的分析Theodorsen方法分析的潜力函数式简化表达式可以揭示螺旋桨空泡的特性，其中包括其对抗摆动稳定性的分析。
这种分析可以帮助研究者获得实际应用中螺旋桨空泡的最佳性能。
五、结果分析本文对比了Theodorsen方法和其他现有方法的数值计算结果，发现Theodorsen方法能够更准确地模拟螺旋桨空泡的流态特性，同时可以更好地理解和控制螺旋桨空泡的流动特性。
海洋环境中的气泡动力学力学研究
海洋环境中的气泡动力学力学研究海洋环境中的气泡动力学研究随着人类对自然环境的破坏越来越严重，我们也越来越发现了海洋对于地球的重要性。
除了提供鱼类、海鲜等人类生活必需品，海洋还是许多生态系统的基础，吸收大量的二氧化碳，为地球的生态平衡发挥着重要作用。
然而，随着各种因素的影响，海洋环境逐渐变得复杂多变。
在研究海洋环境中的气泡动力学力学时，我们发现气泡具有广泛的应用，包括海洋生态、海洋污染、海洋生产等方面。
气泡在海洋中的运动遵循流体力学原理。
气泡的产生可以通过海水在氧气、二氧化碳或其他气体的溶解度释放后减压形成。
当气泡释放到更高压力的环境中，气体随着温度和压力变化而膨胀和收缩，产生剧烈的运动。
Through studying the motion trajectories of bubbles and the interaction between bubbles and the surrounding fluid, we can not only obtain a deep understanding of the physical mechanism of bubble motion in the ocean, but also provide a theoretical basis for the marine environment pollution assessment and marine ecological research.气泡在海洋生态系统中有许多重要的应用。
气泡在海洋生态系统中可以起到催化作用。
随着二氧化碳和其他污染物的排放，海洋生态系统受到严重破坏。
气泡可以作用于水中含氧量不足的水生物，提供氧气和养分来促进它们的生长和繁殖。
此外，气泡还可以产生声音，这对声音定位和声呐扫描非常重要。
气泡在海洋环境中还有对流动的影响。
首先，气泡将水从下方向上推，造成涡流和湍流。
当水被清除和空气取代时，涡流和湍流导致氧气驱动的空气泡移动进入下方且提供养分和底部悬浮物的清除。
单空泡溃灭过程的动力学特性研究
单空泡溃灭过程的动力学特性研究单空泡溃灭过程的动力学特性研究摘要：空泡溃灭是液体中常见的现象，其在许多科学和工程领域中具有重要的应用价值，例如在海洋工程中的超声波清洗、钢铁冶炼中的气泡除尘以及核工程中的燃料棒传热等。
本文通过对单个空泡溃灭过程的动力学特性的研究，分析了溃灭速率、溃灭压力和溃灭温度等关键参数对溃灭过程的影响，并探讨了溃灭过程中的能量转换机制。
结果表明，空泡溃灭过程的动力学特性受到多个因素的影响，其中液体的物性、气泡尺寸和环境条件等因素对溃灭过程起到关键作用。
本研究为进一步理解和优化空泡溃灭过程提供了有价值的参考。
关键词：空泡溃灭；动力学特性；溃灭速率；溃灭压力；溃灭温度1. 引言在自然界和工作中，空泡溃灭是一种普遍存在的现象。
空泡溃灭是指液体中的气泡在相变过程中，从存在到消失的过程。
其过程包括了液体中气泡的扩散、收缩和瓦解等阶段。
空泡溃灭现象广泛应用于海洋工程、能源工程和生物医学等领域。
因此，研究空泡溃灭过程的动力学特性对于深入理解其机理并优化应用具有重要意义。
2. 空泡溃灭的动力学特性在空泡溃灭过程中，关键的动力学特性包括溃灭速率、溃灭压力和溃灭温度等。
溃灭速率是指气泡在空泡溃灭过程中的消散速度，其决定了溃灭过程的快慢。
溃灭压力是气泡溃灭时液体对其施加的压力，其大小决定了溃灭过程中的能量释放。
溃灭温度是指在空泡溃灭过程中液体的温度变化，其与溃灭过程中的热耗散和传导有关。
2.1 溃灭速率的影响因素溃灭速率受到多个因素的影响，其中液体的物性是影响溃灭速率的重要因素之一。
液体的粘度越大，溃灭速率越慢。
此外，气泡的尺寸也会影响溃灭速率。
较大的气泡由于相变较慢，溃灭速率较小。
环境条件也会对溃灭速率产生影响，例如温度、压力和浓度等。
2.2 溃灭压力的影响因素溃灭压力受到液体的物性和气泡的尺寸等因素的影响。
液体的表面张力越大，溃灭压力越小。
此外，气泡的尺寸也会影响溃灭压力，较小的气泡由于体积小，溃灭压力较大。
激光等离子体空泡动力学特性研究
析 了所提 出模 型 的优越 性 。研 究结 果可 为水 下激 光加工 、激 光 医疗 、 空化 空蚀 相 关流体 力 学的研 究提供 一定 的
理论 和实验 支持 。
【 关键词 】激光 空 泡 ，空泡运动模 型 ，冲 击波 ，数值 计算 ，测试技 术
中 图分 类 号 ：Ｏ ． ５ ４ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
ＡＢＳＴＲ ＡＣＴ Ｔｈｅ ｉ ｌ ｅ ｅ ｏ ｕｃ ｓｔ ｆｔ ｅ ｌ ｉ ｎｖ ｒ ｎｆｕ ｎｃ ｆｍ ｏ ｉｙ ｏ ｈ ｉ ｄ ｅ ｉｏｎｍ ｅ ｔａｎ ｎ ｇｙ ｏｆｔ ｅ ｌｓ ｒｐｕｌｅ ｏｎ ｔ ｅ ｐｒ ｑｕ ｎ ｄ ｅ ｅｒ ｈ ａ ｅ ｓ ｈ ｏｄｕ ｉ ｃｎｇ，ｅ ｌ ｅ ｅ ｎ ｖｏ ｖ ｍ ｎｔａ ｄ ｃ ｌｐｓｎ ｏｆａ Ｌａ ｅ —ｎ ｏｌａ ｉｇ ｓ ｒ ｉｄｕｃ ｄ ｃ ｖｉａ ｉ ｂｂｌ ｅ ｉ ｖｅ ｔｇａ ｅ ｙｎｔ ｅｔｃ ｌｙ ｔ ｏｕ ｈｅ ｅ ｉ ｎ ｙ ｅ， ｅ ｐｅ ｉ ｅ ｎｄ ｕｍ ｅ ｉａ ｅ ａ ｔ ｔｏｎ ｂｕ ｅ ａｒ ｎ ｓ ｉ ｔ ｄ ｓ ｈ ｉａ ｌ ｈｒ ｇｈ ｔ ｏｒ ｔｃ ａ ａｌｚ ｘ ｒｍ ｎｔａ ｎ ｒｃ ｌ ｓｍ ｕｌｔｏ ｉ ａ ｉ ｎ． Ｉ ｈｅ ｒ ｎ ｔ ｏ ｙ，ａ ｅ ｓｎ ｉ ａ ｅ ｔ ｈｅ ｅ ｓ ｉ ｇ ｕｂｂｌ ｋ ｎ ｔｃ ｍ ｏｄ １ Ｉ ｘｐ ｒｍ ｅ ｒ ｖｉｉｇ ｓ ｍ ｄ Ｏ ｔ ｘｉｔｎ ｂ ｅ ｉ ｅ ｉ ｅ ． ｎ ｅ ｅ ｉ ｎｔ，ｂｙ ｔ ｏ ｅ ｘｐ ｒｍ ｅ ｖ ｃ ｓ ｗ ｓ ｔ ｏｆｅ ｅ ｉ ｎｔｄｅ ｉｅ
主要表 现 为 ： 改 变液 体 的水 动 力作 用 ； 产 生空 蚀 ； ① ② ⑧ 辐射空 化噪声 。近年来 ， 随着激 光 医学 的发展 ， 光致 空化 效应 在激光 眼科 领域 （ 如虹膜 切 除术 、 晶状体后 囊 膜 切 除术 等 ） 和泌 尿科 领 域 （ 如膀 胱碎 石 等 ） 引起 的 所 正、 负面影 响正 引起人 们 的极大关 注 。此外 ， 在海 洋开 发、 海军 发 展 、 以及 一些 特 殊应 用 领 域 ， 如核 电设 备 的 安 全 维 护 等 均 对水 下 激 光 加 工技 术 提 出 了迫 切 的要
超空泡流体动力学研究进展
之 在适 当 的部 位 产生 以尽 力 降低其 危 害性 。
一
般 我们 把 长 度小于物 体 长 度的 空泡称 为 局部 空 泡 ，而把 长 度 达到 或超 过物 体 长 度 的空泡 称 为
ｔ ｅｓ ｌｅ ｎ ｔｉ ｅｄ ａｅｏ ｔ ｎ ｄ ０ｂ ｏｖ ｄ ｉ ｈｓｆ ｌ ｒ ｕｌ ｅ ． ｉ ｉ
Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｐ ｒ ａ ｉ ｔｏ ； ｈ ｄ ｏ ｙ ａ ｃ ； ｖ ｎ ｉ ｔ ｎ ｃ ｖｔ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｅ ｃ ｖ ｔ ｉｎ ａ ｙ ｒ ｄ ｎ ｍｉｓ ｅ ｔ ａｉ ； ａ ｉ ｆ ｗ ｌ ｏ ｙｌ
超 空泡流体 动 力学研究进展
颜 开 ， 学森 ，许 晟 ， 褚 冯 光
（ 国 船 舶科 学 研 究 中 心 ， 苏 无 锡 ２ ４ ８ ） 中 江 １０ ２
摘 要 ：简要 介 绍 了 超 空泡 武 器 的 种 类 和 用 途 、 外 超 空 泡 武 器 的 发 展 概 况 ， 细 介 绍 了 超 空 泡 武 器 研 制 涉 及 的 国 详 主要 水 动 力学 问题 及 国外 的研 究 进 展 情 况 。 些 问题 包 括 超 空 泡 的 生 成 、 展 及 稳 定 性 ， 空泡 航 行 体 的水 动 力 这 发 超
超 空泡 的基 本 概 念
空泡现象通常指在液体流场的低压 区， 当其局部压力达到液体的饱和蒸汽压时 ， 液体介质 因气化
而 出现 “ 空洞 ” 我 们把 这一 “ 洞 ” 为 “ ， 空 称 空泡 ” 空 泡 的 出现 ， 危 害是 显而 易见 的 。 。 其 它将 引起 水力 机 械
超空泡航行体纵向平面动力学行为的cfd分析
超空泡航行体纵向平面动力学行为的cfd分析最近几年，随着人类不断探索宇宙，我们对于月球的控制能力也在不断发展。
空间探索也涉及到航行体的飞行和移动技术。
航行体的空气动力学性能特性影响着其飞行性能。
在航行体的气动学性能方面，以及在空气动力学过程中相应的纵向平面（lp）运动特性，计算流体动力学（cfd）技术一直是人们认识此过程的重要工具。
本文讨论了基于CFD分析技术对超空泡航行体纵向平面动力学行为的研究。
超空泡（Ups）航行体是一种具有在空间中可操纵的特性的机器人。
它的发射装置通常有一个可以控制空气流动的螺旋桨，以及一套可以控制舵和螺旋桨的控制系统。
它的空气动力学性能是一个复杂的系统，由空气动力学的学者和工程师一直在努力理解和控制。
CFD技术可以被用于分析空气动力学性能，它可以用来对空气动力学特性进行有效分析，甚至可以用来模拟航行体的行为。
为了理解超空泡航行体能够在垂直平面上发挥稳定的运行行为，本研究使用CFD技术对其纵向平面动力学行为进行分析。
首先，根据航行体的基本参数，建立数值模型。
其次，对超空泡航行体垂直运动性能进行数值模拟。
最后，建立模拟的参数方程，以便根据实际情况调整参数，最大程度地提高航行体的空气动力学性能。
在进行CFD模拟之前，需要确定所用计算模型的准确性。
在此，采用校准方法来确定计算模型的准确性，以便对航行体的浮力、翼型抗力、推进力等空气动力学性能进行分析和预测。
在模拟过程中，根据超空泡航行体的运动特性（如滑翔、升降、悬停等）建立相应的参数模型，以便判断其行为的稳定性和可操纵性。
在模拟的过程中，发现超空泡航行体在纵向平面上的动力学行为明显区分为悬停期和滑翔期，且滑翔期在控制下保持稳定。
在悬停期，随着动力和舵偏角的变化，超空泡航行体的水平推力会有一定的变化，从而有效地改变其所处的位置。
随着舵偏角的增加，航行体的悬停高度会有明显的变化，从而改变其运动特性。
另外，在空气动力学性能方面，在滑翔期，当超空泡航行体面向平面运动时，其空气动力学性能表现出良好的一致性，从而为其更加精准的控制提供了可能。
空泡动力学研究进展
空泡动力学研究进展
周秀英;白军;姜梅;王超琪;顾岩城;吉华
【期刊名称】《农业与技术》
【年(卷),期】2024(44)7
【摘要】本文介绍了空化研究的历程,对比了空泡动力学研究方法及其优缺点,归纳总结了流体体积法(VOF)、边界元法(BEM)、格子玻尔兹曼法(LEM)、有限体积法(FVM)、水平集法(LS)以及界面追踪法(FTM)对气泡运动的数值模拟研究进展。
针对气泡运动特性的实验研究和数值模拟中存在的问题,指出完善气泡测量方法及数值模拟、深入研究三相流中气泡运动特性将是未来研究的方向和侧重点。
最后对空泡动力学的研究作出了展望并提出了新的可能,为西藏高原环境下的空化研究提供数据支撑和理论依据。
【总页数】6页(P42-47)
【作者】周秀英;白军;姜梅;王超琪;顾岩城;吉华
【作者单位】西藏农牧学院水利土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】S210
【相关文献】
1.超空泡流体动力学研究进展
2.空泡动力学特性的研究进展
3.不同空泡动力学模型在空泡振荡预测中的应用探讨
4.激光诱导空泡冲击强化动力学特性
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空泡动力学研究进展
[１３]
ꎮ
ＦＶＭ) ꎮ
由于空化的复杂性ꎬ 现有的理论模型在实际工程
中ꎬ 受高海拔复杂且难以控制与预测的环境因素的影
响ꎬ 空泡伴随着液体流动经历初生、 发展和溃灭的过
程 [１０] ꎮ 溃灭振荡时产生局部高速微射流与压力冲击
波ꎬ 使水力机械、 泄洪设施、 冷却系统等水力设施局
降低、 使用寿命缩短 等 问 题ꎬ 甚 至 可 能 导 致 严 重 事
故 [１０] ꎮ 因此ꎬ 深入了 解 空 化 泡 的 动 力 学 规 律、 研 究
国内外学者已对多相流系统中气泡的运动特性开
展了一系列实验研究ꎮ 然而ꎬ 受气泡运动过程的非线
性、 复杂多变且难以控制的环境、 液态金属的透明程
度等因素的影响ꎬ 难以准确分析气泡的运动规律ꎬ 难
以在光学 测 量 技 术 下 获 取 准 确 的 气 泡 运 动 参 数 [１１] ꎮ
另外ꎬ 由于实验法缺点的局限性ꎬ 因此许多研究人员
ＤＯＩ: １０ １９７５４ / ｊ ｎｙｙｊｓ ２０２４０４１５００９
球形气泡的运动过程ꎮ 后续 Ｐｌｅｓｓｅｔ 等 [４] 逐步考虑了表
引言
西藏是我国的关键区域ꎬ 对国家安全、 环境保护
和清洁能源供应都有着重要作用
[１]
ꎮ “ 十四五” 规划
计划加快推动雅江下游、 澜沧江上游等多流域水电开
发ꎬ 预计到 ２０２５ 年末ꎬ 西藏地区的水电建成和在建
面张力、 黏性等因素对 Ｒａｙｌｅｉｇｈ 方程进行了修正ꎮ 虽
然空泡的理论方程由于空化本身的强非线性等原因ꎬ
计算结果与实际情况具有较大差异ꎬ 无法直接运用于
工程实际ꎬ 但理论的发展催生了目前 ２ 种主流研究方
法: 实验观测和数值模拟ꎮ 根据理论方程选择合适参
量子引力理论中的时空泡
量子引力理论中的时空泡量子引力理论是理论物理学中一项重要的研究领域，旨在解释引力作用在微观量子尺度下的行为。
其中一个引人注目的概念是时空泡，它具有丰富的物理效应和潜在的宇宙学意义。
本文将探讨量子引力理论中的时空泡，并对其特性和可能的影响进行阐述。
一、时空泡的概念在量子引力理论中，时空泡是一种被认为可能存在于真空中的微小空间区域。
它们具有独特的特性，例如尺寸微小、能量高度集中以及时空结构的扰动等。
时空泡的存在是由于宇宙在微观尺度上的不确定性原理，它引起了物理学家们对时空结构的新的思考。
二、时空泡的形成在量子引力理论中，时空泡的形成与量子涨落密切相关。
量子涨落是指在真空中出现和消失的微小量子尺度的涨落现象。
当某个区域的涨落幅度较大时，就有可能形成一个时空泡。
时空泡的形成涉及到高能量、短时间尺度和微观的物理过程，需要结合量子场论和广义相对论的框架来进行研究。
三、时空泡的特性时空泡的特性对于理解宇宙的结构和演化具有重要意义。
首先，时空泡的尺寸通常非常微小，可能只有微观量子尺度。
其次，时空泡内的能量密度很高，远远超过一般的真空能量。
此外，时空泡的存在会引起相邻时空区域的时空结构的扰动和变化。
四、时空泡的宇宙学意义时空泡的存在对宇宙学的研究产生了一定的影响和挑战。
量子引力理论中的时空泡可能与宇宙的起源、演化和结构密切相关。
时空泡的生成和演化过程会导致宇宙的形态多样性，并对宇宙中的粒子物理、宇宙学常数等参数产生影响。
对时空泡的研究可以为我们深入理解宇宙的本质提供重要线索。
五、时空泡的实验检验由于时空泡的微小尺度和高能量特性，实验观测和直接检验时空泡非常具有挑战性。
迄今为止，对于时空泡的实验观测还存在很多困难和技术上的限制。
然而，通过利用高能粒子物理实验和宇宙学观测，我们可以间接地推断和验证时空泡的存在和性质。
六、时空泡的研究进展与展望时空泡作为量子引力理论中的重要概念，吸引了众多物理学家的关注。
目前，科学界仍在不断探索和发展新的理论框架和数学工具，以更好地理解和解释时空泡的性质和宇宙学意义。
二维机翼非定常空泡的数值模拟研究
二维机翼非定常空泡的数值模拟研究二维机翼在空气动力学中是一个非常重要的研究对象，它可以用来研究不同飞行器的气动性能和操纵性能。
在实际应用中，机翼在不同速度和攻角下都会产生涡流脱落的现象，这种现象称为空泡，对飞行器的性能和安全都会产生重要影响。
空泡的数值模拟研究是一种通过计算机模拟空气动力学过程来研究空泡现象的方法。
通过数值模拟，可以得到机翼表面压力分布、气流速度场分布等关键参数，从而了解空泡的形成机理和发展规律，为飞行器设计和气动性能优化提供重要参考。
在进行二维机翼非定常空泡的数值模拟研究时，首先需要建立机翼的几何模型和计算网格。
通过网格划分，可以将计算区域离散化为若干个小区域，利用数值方法求解空气动力学方程组，得到流场的数值解。
在模拟过程中，需要考虑机翼的运动状态、攻角变化等因素，以模拟出真实的非定常空泡现象。
数值模拟研究中，通常采用计算流体力学（CFD）方法进行模拟。
CFD 方法是一种通过数值求解流体动力学方程组来模拟流体流动的方法，可以在计算机上进行大规模的计算，得出精确的流场数据。
通过CFD方法，可以模拟出空泡形成过程中的压力波动、气流湍动等现象，为研究空泡的机理提供重要线索。
在进行二维机翼非定常空泡数值模拟研究时，需要考虑多种因素的影响，例如机翼的几何形状、攻角、速度、气流粘性等。
这些因素之间相互影响，会导致空泡现象的复杂性和不确定性。
因此，在进行数值模拟时，需要综合考虑这些因素，并通过参数研究和数值实验等方法进行验证和分析。
总之，二维机翼非定常空泡的数值模拟研究是一个复杂而重要的课题，通过这种研究可以深入了解空泡现象的产生机理和发展规律，为改进飞行器的气动设计和性能优化提供重要参考。
通过不断优化数值模拟方法和模型，可以更加准确地模拟和预测空泡现象，为飞行器的安全性和性能提供保障。
气泡动力学研究
气泡动力学研究A.ShimaProfessor Emeritus of Tohoku University, 9-26 Higashi Kuromatsu, Izumi-ku, Sendai 981, Japan Received 17 June 1996 / Accepted 15 August 1996摘要：为了弄清楚与空化现象密切相关的气泡的特性，气泡动力学的研究已经深入的进行并且建立了其研究领域。
本文旨在结合激波动力学简单的介绍气泡动力学及其历史。
关键字：气泡、空化、脉冲压力、液体射流、冲击波、损害坑。
1引言在1894年的英格兰，当船在高速螺旋桨推动下试运行的时候达不到设计速度。
为了查清这种现象的原因而设计了一个试验并最终发现了空化现象。
从那时起，空化现象的研究日益进展，因为空化现象是阻碍工作在流体环境中的水力机械性能提高的一个重要因素。
然而，现在为了根本的理解空化现象及其相关内容，人们已经意识到应该研究气泡动力学。
作者研究空化现象和气泡动力学四十多年，本文简单介绍一些气泡动力学研究及其与冲击波动力学的联系。
2空化和气泡核水在水轮机，水泵，螺旋桨和带有各种沟渠的水力机械中流过，当液体和固态水翼的表面或者沟槽壁的相对速度变得如此大以至于局部水流的静压力减小到极限压力以下时空化现象就出现了，这个极限压力被称为空化初始压力。
通常情况下当水中不满足空化条件时，称为气泡核的小气泡是不存在的，水能抵抗非常大的负压，空化现象不能轻易的发生。
然而，水中通常包含几个百分点的空气，因此在这种情况下气泡核生长称为可见的气泡和容易被告诉摄影观察到（Knapp and Hollander 1948）。
这就是所谓的空化现象。
同样地，假设有一个气泡核半径为，在液体中随着温度变化而生长，气泡存在和稳定的条件通过由静力平衡关系得到的公式给出（Daily and Johnson 1956）。
上式中σ是液体的表面张力，是液体饱和蒸汽压，P是液体压力。
航行体高速入水空泡特性及降载方法实验研究
日期： 年 月 日
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entry Vehicle
Candidate: Li Fochen Supervisor: Associate Prof. Sun Longquan Academic Degree Applied for: Master of Engineering Engineering Field: Naval Architecture and Ocean Engineering Date of Submission: May.2018 Date of Oral Examination: Jun. 2018 University: Harbin Engineering University
The specific design and debugging process were introduced in detail. Each subsystem of the experiment devices was debugging and improving continually and the experiment devices were manufactured. The processing method of experiment data was perfected and the advantages of the experiment were summarized.
博士生导师 博导 空泡动力学
博士生导师（博导）及其在空泡动力学领域的研究1. 引言博士生导师（博导）是指在高等教育机构中负责指导博士生进行学术研究和培养的教师。
他们在自己的研究领域具有丰富的经验和深厚的学术造诣，为培养博士生提供学术指导和支持。
本文将重点介绍博士生导师在空泡动力学领域的研究，探讨他们在该领域的贡献和影响。
2. 空泡动力学的概念空泡动力学是研究气体或液体中的空泡运动行为的学科。
空泡是一种微小的气体或液体团块，通常由液体中的气体分子聚集形成。
空泡的运动行为与流体力学、热力学和界面现象等学科密切相关。
空泡动力学的研究对于理解气泡在生物医学、化工、材料科学等领域的应用具有重要意义。
3. 博士生导师在空泡动力学领域的研究成果3.1 研究方向博士生导师在空泡动力学领域的研究方向包括但不限于：•空泡的形成和消失机制•空泡在流体中的运动行为•空泡与固体表面的相互作用•空泡在生物医学和化工领域的应用3.2 研究方法博士生导师在空泡动力学领域的研究中采用了多种研究方法，包括实验研究、数值模拟和理论分析等。
实验研究通常通过观察和测量空泡在流体中的运动行为，获得相关的数据和参数。
数值模拟则通过建立数学模型和计算方法，模拟和预测空泡的运动和变形情况。
理论分析则通过建立物理模型和数学方程，推导和解析空泡动力学的基本规律和理论结果。
3.3 研究成果博士生导师在空泡动力学领域的研究中取得了多项重要成果。
他们发表了大量高水平的学术论文，获得了多项专利和科研项目资助。
他们的研究成果在国际学术界产生了广泛的影响，为该领域的发展做出了重要贡献。
4. 博士生导师的培养方式和要求4.1 培养方式博士生导师在培养学生方面采取了多种方式，包括但不限于：•学术指导：博士生导师为学生提供学术指导，帮助他们选择研究方向、制定研究计划，并提供必要的学术支持和建议。
•实践培养：博士生导师鼓励学生积极参与实验室工作、学术会议和国际交流活动，提升他们的实践能力和国际视野。
超空泡技术的应用现状和发展趋势
4 超空泡鱼雷工作原理
4. 1 超空泡鱼雷结构与组成 从 1995年和 1999年阿布扎比国际防务展览会
上俄罗斯展出的“风雪 ”鱼雷的示意图和照片来看 , 一般的超空泡鱼雷可以分为以下几个子系统 :通气 装置 , 空化器 , 导引系统 , 控制和推进系统 [ 9 ] , 如 图 1所示.
其中 , 通气装置是通过充入一定量的气体使空 泡延伸至航行体表 ; 空化器是空泡起始处 , 直接影
5 关键技术和解决方案
超空泡技术是 20世纪末出现的一种全新高速 武器技术 , 已被广泛应用在水中兵器系统的研制 中. 然而由于超空泡技术是一项复杂的综合的应用 技术 , 涉及多个学科领域 , 因此无论是初始概念的 研究还是武器系统的集成都存在着一系列亟待突破 的关键技术. 5. 1 超空泡的实现途径
2 国内外研究概况
超空泡武器是 20世纪末出现的一种全新水下 高速武器 , 其巨大的减阻前景受到了西方国家的高 度重视 , 俄 、美 、德 、法等国很早就开始这方面的 研究工作.
俄罗斯非常重视超空泡武器的研究工作 ,前苏 联的乌克兰流体力学研究所于 1960年就开始研制 超空泡鱼雷. 20世纪 70年代中期 , 俄罗斯设计出第 一代超空泡火箭推进鱼雷 , 并于 1997年装备部队. 俄罗斯的“风雪 ”超空泡鱼雷是目前已知的超空泡 武器. 这种鱼雷长 8. 23 米 , 重 2 697 公斤 , 最大速 度可以达到 100m / s, 超过通常鱼雷速度的 3～5倍. 据悉 , 俄罗斯目前试验研制的第二代“风雪 ”超空泡 鱼雷采用发动机推力矢量控制 , 具有较强的机动 性 , 并利用发动机燃气回流头部进行超空泡补气 , 速度可以达到 200m / s, 射程可以达到 100km.
[作者简介 ] 杨莉 , 博士研究生. [收稿日期 ] 2006205220
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得到应用 。
望。
１ 空 泡 的 成 核 方 式
空泡成核是研究 空泡动力 学特性 的基础 。早期研
究 中的空泡成核 方式 比较单一 ，具有不可控性 。随着 研究 中对不同尺度 、种类 空泡 的扩展 ，空泡成核方式 的种类也逐渐丰富起来 ，且具 有较强 的可操 控性 。
１ ． １ 文丘里管成核
Ｑｉ ｕ Ｃｈ ａ ｏ Ｚｈ ａ ｎ ｇ Ｈｕ ｉ ｃ ｈ ｅｎ Ｌ ｉ ａ ｎ Ｆ ｅ ｎ ｇ
（ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏ ｃ ｅ ａ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ａ ｇ ｅ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｍａ ｉ ｒ ｔ ｉ ｍ ｅ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ １ １ ６ ０ ２ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
在生物 医学领域 ，空泡可 以用来 承载药 物 、超
声 检 查 、Ｄ Ｎ Ａ 排 列 或 是 轰 击 结 石 、血 栓 消 融 以及 血液成分分析 等。在微 流体系统 中，空泡
空泡 动 力 学 特 性 的研 究进 展
邱 超 张会 臣 连 峰
辽宁大连 １ １ ６ ０ ２ ６ ） （ 大连海事 大学交通 运输装 备与海洋工程学院
摘 要 ：空泡 的动 力学 特 性 是其 实 现 特定 功 能 的关 键 。从 空 泡 成 核 、生 长 以 及 溃 灭 ３个 阶段 ，分 别 介 绍 空 泡 的成 核 方 式 和基 本 原 理 、空 泡 生 长过 程 中的变 化 以 及溃 灭 时 的能 量 和射 流 冲 击 。 阐述 环境 压 力 、液 体 黏度 和表 面 张力 对 空泡 动 力 学 特 性影 响 的 研究 进 展 ，并 对 空 泡研 究 的 重点 和应 用前 景 进 行展 望 。 关 键词 ：空 泡 ；动 力 学 特性 ；成 核 ；生 长 ；溃 灭
ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ｗａ ｖ ｅ ｉ ｎ ｃ ｏ ｌ ｌ ａ ｐ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ａ ｍｂ ｉ ｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ， ｖ ｉ ｓ ｃ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｂｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｅ ｍｐ ｈ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ —
２ ０ １ ３年 １ ２月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩ Ｃ ＡＴ １ ０Ｎ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｄｅ ｃ ． ２ ０１ ３
第３ ８卷 第 １ ２期
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ８ Ｎｏ ． １ ２
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ４— ０ １ ５ ０ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． ０ ２ １
空泡是液体 内部压力降至饱和蒸气压 以下时产生 的 ，包括成核 、生 长 以及 溃 灭 ３个 阶段 。传 统 意 义 上 ，空泡 的溃灭 产生 空蚀 破 坏 ，造 成 船用 螺旋 桨 失 效 ，水利工程及水轮机 叶片 的损伤 … ，对此人们 已经
进行 了广泛 的研究 。随着微纳米技术 的出现 和对空泡 动力学特性认识 的不断加深 ，空泡在越来越 多的领域
中图分 类 号 ：０ ６ ４ ７ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编号 ：０ ２ ５ ４— ０ １ ５ ０（ ２ ０ １ ３ ）１ ２— ０ ９ ３— ５
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ Ｂｕ ｂ ｂ ｌ ｅ Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ