时变攻角条件下绕回转体通气空泡脱落特性研究

【作者】 杨青峰； 刘涛涛； 郝亮； 黄彪； 王国玉；

【机构】 北京理工大学机械与车辆学院；

【摘要】 通气空泡作为一种易于实现和控制的水下减阻技术,已广泛应用于高速水下航行体的发展研制中。本文采用滑移网格、均相流模型和FBM滤波模型模拟了时变攻角下绕回转体的通气空化流动,并通过固定攻角结果与试验结果对比,验证了数值方法的可行性。结果表明,攻角的存在会对空泡形态及脱落特性有一定影响。在零度攻角时空泡形态对称,且脱落周期较短。在五度攻角时,空泡呈现出明显的迎、背流面,且脱落周期变长。在八度攻角时,迎、背流面的不对称性进一步增强,且空泡呈现出带状泄气模式。时变攻角下的回转体通气空泡长度变短。在攻角连续变化过程中,空泡脱落分别呈现出上下脱落、小尺度脱落和大尺度脱落三种模式,其中小尺度和大尺度脱落均集中在空泡背流面。在时变攻角中,空泡形态和脱落均存在迟滞效应,在攻角增大阶段空泡尾部闭合角度大于对应定攻角结果,脱落周期小于对应定攻角结果;在攻角减小阶段空泡尾部闭合角度小于对应定攻角结果,脱落周期大于对应定攻角结果。在相同攻角下,回转体的不同运动方向通过改变空泡尾部回射流面积及回射流占回转体表面面积来影响空泡的脱落,较强的空泡脱落同时伴随着空泡尾部较复杂的涡结构。更多还原