自然超空泡特性数值模拟与试验研究

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1、NumericalsimulationandexperimentalinvestigationonthecharacteristicsofnaturalsupercaviationDissertationSubmittedfortheDegreeofMasterofAppliedChemistryByZhaoXiao．物Supervisor：ZhangZhi-BingSchoolofChemistryandChemicalEngineeringNanjingUniversity,Nanjing，Chi

2、naMay,2010毕业论文题目：自然超窒迤挂性数值搓拟生这验硒宜廑旦丝堂：篮厦金蜜专业』L级硕士生姓名：赵溢亘指导老师(姓名、职称)：韭查垣麴援摘要超空泡减阻技术是一种实现水下航行体保持高速航行的创新途径。其减阻的主要原理是利用航行体表面形成的气层使周围液体与航行体表面相隔离，减少其沾湿面积，从而大幅度地降低航行体的粘性阻力。随着高新技术的不断发展，水中兵器对于水面舰艇的威胁日趋严重，将超空泡减阻技术运用到小口径炮弹上，以提高水面舰艇对鱼雷、水雷等水中目标的水下近程主动防御能力，已成为各国海军弹药发

3、展的方向之一。本文利用商用计算流体力学软件Fluent对自然超空泡特性进行了计算分析，并结合一型超空泡射弹预先研究工作，开展了超空泡射弹数值模拟和试验研究。论文的主要工作如下：1．建立了四种典型空化器计算模型，将所得到的数值计算结果，与已知的试验数据、空化器阻力系数公认理论解进行比较，证实了利用Fluent软件进行超空泡流动数值模拟的可行性，并验证了计算模型建立的合理性。2．根据超空泡数值计算结果，分析了空化器形状、直径和空化数等因素对自然超空泡特性的影响规律，为超空泡射弹空化器设计、弹形匹配性设计提

4、供参考。3．通过数值计算，对该型射弹在一定空化数范围内的超空泡特性，以及空化器设计与弹形尺寸匹配性情况进行了研究分析。在此基础上，进行了射弹试验，观测了弹丸在水下高速航行过程中空泡的生成情况、航行姿态和航行距离。综合计算数据和试验结果，对该型射弹弹形结构设计的合理性、超空泡减阻效果给予了评价。关键词：超空泡；空化器；空化数；数值模拟；试验研究THESIS：Numericalsimulationandexperimentalinvestigationonthecharacteristicsofnatur

5、alsupercaviationSPECIALIZATION：AppliedChemistry,MassTransferSeparationPOSTGRADUATE：ZhaoXiao．Y_uProf．ZhangZhi-BingAbstractSupercavitationanti—dragtechnologyistheinnovativewaytokeepthenavigationbodyinwatersailingathighspeed．Themainprincipleofanti—dragisth

6、atthegasformedonthesurfaceofnavigationbodyinsulatesthesurfaceofnavigationbodyfromtheliquidaroundSOastoreducethewetarea，significantlydecreasingtheviscosityresistanceofnavigationbody．Withtheweaponinwaterseverelythreateningnavelvesselsbythehi—tech，itisoneo

7、fthedevelopmentwaysfornavyammunitioninallthecountriestoenhancethedefenceabilityinwatershortrangeforthenavalvesselsonwateragainstthewatertargets，suchastorpedoandseaminethroughthesupercavitationanti—dragtechnologyappliedinthesmall—calibercartridge．Thispap

8、ermakescalculationandanalysiswithsoftwareFluent，andexploresthenumericalsimulationandexperimentalinvestigationforsupercavitationprojectilebasedonthestudyoftype1supercavitationprojectileinadvance．Thispapermainlyworksonthefollowinga