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水下高速运动体减阻力学研究

郭小飞  
【摘要】: 水下高速运动体的减阻问题已成为各国水中兵器研究的一个重要课题。最热门的研究方向就是降低摩擦阻力的最新技术——超空泡技术,以及最近提出的利用无分离外形降低压差阻力的技术。文中利用商用计算流体力学软件Fluent对这两个方面进行数值模拟研究。 论文分三部分。第一部分针对超空泡减阻的最基本问题即空化器的相关问题做了研究。总结了一些关于空化器产生的超空泡尺寸和空化器阻力系数的理论计算方法。数值模拟研究了由空化器产生的超空泡流动,并将模拟结果与经典试验值进行了比较,证实了Fluent数值模拟超空泡流动的可行性。分析了在空化器的形状、直径和空化数不同的情况下,超空泡的变化规律。得出超空泡尺寸随空化器形状不同而不同,随空化器直径增大和空化数减小而增大的结论。计算了空化器的阻力系数,结果与公认的理论解吻合很好。第二部分对有角度的二维空化器的稳态和非稳态超空化流动做了数值模拟,分析空化器固有角度对超空泡的形态、阻力和升力的影响。结果表明,空化器固有角度对超空泡形态影响很小,角度在一定范围内增加时,空化器的阻力和升力都会减小。第三部分是对乌克兰学者提出的用不分离形状阻止空化,以此来降低压差阻力的观点,做了数值模拟的侧面验证,结果表明,这一减阻方案在一定速度范围内是可行的。


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