水下高压气吹除过程中水舱水量精确控制试验研究.pdf

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1、第37卷第8期2015年8月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．37，No．8Aug．，2015水下高压气吹除过程中水舱水量精确控制试验研究吴汪洋1，韩宗真2，程舟济2(1．海军驻431厂军事代表室，辽宁葫芦岛125000；2．武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430064)摘要：水下高压气吹除是一个气液两相混合流动的复杂过程，很难建立精确的数学模型。本文在对高压气吹除进行相关理论分析基础上，开展吹除水舱水量精确控制试验研究，验证以水舱液位为主要控制参数实现高压气吹除过程水舱水量精确控制的可行性，达到了预期控制要求。关键词：水

2、下高压气吹除；水舱水量：精确控制中图分类号：U664．83文献标识码：A文章编号：1672—7649(2015)08—0132—03doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2015．08．027Researchonaccuratewaterquantitycontrolexperimentofunderwaterhigh—pressureairblowingoffWUWang．yan91，HANZong．zhen2，CHENGZhou-ji2(1．NavalDepartmentofRepresentativeof431Factory，Hu

3、ludao125000，China；2．WuhanSecondShipDesignandResearchInstitute，Wuhan430064，China)Abstract：Sinceunderwaterhigh-pressureairblowingoffisacomplexprocessofgas·liquidtwo-phasemixdflow，itishardtobuildaccuratemathmodelforthisprocess．Theresearchstudyseekstotestandverifythefeasibilityofaccur

4、atewaterquantitycontrolofunderwaterhigh—pressureairblowingoffballasttanksbyusingtheballastwaterlevelasthemaincontrolparameter．Toachievetheexpextedgoal，designexperimentsforaccuratewaterquantitycontrolofblowingoffballasttanksbasedontheoryanalysisofhigh-pressureairblowingoff．Keywords

5、：underwaterhigh—pressureairblowingoff；ballasttankswaterquantity；accuratecontrolO引言水下航行器在水下航行时要保持平衡，对重量变化非常敏感，利用高压气吹除可以使水下航行器快速获取正浮力。但由于吹除速度快，难以精确控制吹除水量和自身浮力，影响了水下航行器姿态调控。高压气吹除水舱系统复杂，很难在试验室搭建台架开展试验。从公开发表的文献中，大多关于高压气吹除研究工作集中在理论研究和仿真研究，重点研究高压气吹除过程分析，从不同角度建立了水下高压气吹除过程的数学模型¨。1，而对于如何实现吹

6、除水舱水量的精确控制研究很少。本文在对水下高压气吹除过程进行相关理论分析基础上，开展以水舱液位为主要控制参数吹除水量精确控制试验研究，验证了高压气吹除水舱水量精确控制方案的可行性。1高压气吹除水舱数学模型在建立高压气吹除排水模型时作以下基本假设：1)进入水舱的高压气与海水具有水平的气液分界面，不考虑气液两相混合流动过程；2)高压气吹入水舱过程中水舱中压缩气体的流动是绝热膨胀过程。基于以上假设，利用空气动力学、流体力学和热力学基本原理，可建立下列表征吹除过程的微分方程组‘2。3]：收稿日期：2014—12—19；修回日期：2015—01—12作者简介：吴汪洋

7、(1985一)，男，工程师，从事船舶系统研究及建造工作。第8期吴汪洋，等：水下高压气吹除过程中水舱水量精确控制试验研究·133-dPKdf—am：一∞(￡)，d一⋯rt～、。7’idT,=吾”跏㈤，百dVK：趔I—P—K-PB)，∥∥——Px写-PB面2———7而厂一’KoJ(t)RTK一即K∥‘2。。。‘。。。。。。。。。’’。。。。。。。。。。。。。。。P‘。1。。K。。。。。。。。-。’。。。。。P。。。‘。B‘。。。—)—(1)(2)(3)(4)。(5)式中：m为气瓶中的空气质量，kg；∞(t)为空气质量流量，kg／s；p为排水孔阻力系数；A为排水

8、孔通流面积；P。为排水孑L背压，Pa；F(h)为水舱面积函数，m2