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入水角度对球体高速入水空泡特性影响研究
引用本文:李利剑,张敏弟,王占莹,黄彪,刘思华,谭镇坤.入水角度对球体高速入水空泡特性影响研究[J].装备环境工程,2023,20(3):1-14.
作者姓名:李利剑  张敏弟  王占莹  黄彪  刘思华  谭镇坤
作者单位:北京理工大学 机械与车辆学院,北京 100081;北京宇航系统工程研究所,北京100076
基金项目:国家自然科学基金(51979003)
摘    要:目的 针对球体高速入水过程中空泡的演化过程及运动特性展开研究,为弹体入水或空投鱼雷入水提供理论参考。方法 基于试验与数值模拟,主要讨论入水角度对球体高速入水过程中空泡生成、闭合、溃灭以及运动特性。结果 在球体入水过程中,根据入水空泡的形态特征,可以将入水过程分为入水冲击、空泡形成、空泡闭合和空泡溃灭4个阶段。在入水冲击阶段,球体头部承受的压力最大,且随着入水角度的减小,冲击阶段球体头部压力逐渐减小。在空泡闭合后,空泡的截面面积随着入水角度的增大而减小。在溃灭阶段,由于空泡溃灭夹断,会产生回射流,回射流的强度随着入水角度的减小而减小。在球体入水角度为30°时,溃灭夹断不会产生回射流。此外,球体以不同角度入水时,球体在水下的运动轨迹会发生不同程度的偏离,偏离程度随着入水角度的增大而减小,垂直入水时几乎未发生偏离。结论 入水角度对球体高速入水过程中空泡的演化过程及运动特性有较大影响,入水角度越小,球体入水后空泡截面积越大,总流动阻力系数Cd越大,且球体运动轨迹偏离越严重。

关 键 词:入水空泡  球体  入水角度  高速入水  运动特性  入水冲击

Effects of Water Entry Angle on Cavity Characteristics of High-speed Sphere
LI Li-jian,ZHANG Min-di,WANG Zhan-ying,HUANG Biao,LIU Si-hu,TAN Zhen-kun.Effects of Water Entry Angle on Cavity Characteristics of High-speed Sphere[J].Equipment Environmental Engineering,2023,20(3):1-14.
Authors:LI Li-jian  ZHANG Min-di  WANG Zhan-ying  HUANG Biao  LIU Si-hu  TAN Zhen-kun
Institution:School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;Beijing Institute of Astronautical System Engineering, Beijing 100076, China
Abstract:
Keywords:cavity of water entry  sphere  water entry angle  high-speed water entry  motion characteristics  impact of water entry
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