上海交通大学学报(自然版) ›› 2011, Vol. 45 ›› Issue (10): 1435-1439.
孟庆昌,张志宏,刘巨斌,顾建农
收稿日期:
2010-11-07
出版日期:
2011-10-31
发布日期:
2011-10-31
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(10772196),海军工程大学自然科学基金(HGDJJ08003)
MENG Qing-Chang, ZHANG Zhi-Hong, LIU Ju-Bin, GU Jian-Nong
Received:
2010-11-07
Online:
2011-10-31
Published:
2011-10-31
摘要: 以超空泡射弹为研究背景,为分析在超声速条件下水的压缩性对圆盘空化器超空泡流场的影响,基于理想可压缩流体势流理论,提出了一套有限体积数值计算方法.采用可压缩流体满足的连续性方程和Tait状态方程,结合Riabouchinsky超空泡闭合模式,提出了针对超空泡流场反问题的一种求解方法.根据超空泡表面不可穿透条件,设计了一种新的超空泡外形迭代方式.在解决超声速圆盘空化器超空泡流场计算问题的基础上,分析了压缩性对超空泡形态和阻力系数的影响.在超声速条件下(马赫数为1.0~1.2),流体压缩性将导致超空泡前后略微不对称,前端比尾端截面更窄,空泡最大截面略微向后移;在相同空泡数下,随着马赫数的增加,空泡长细比逐渐增加,压差阻力系数也不断增加.计算结果与经验公式及有关文献结果吻合较好.
中图分类号:
孟庆昌, 张志宏, 刘巨斌, 顾建农. 超声速圆盘空化器超空泡流动数值计算方法[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2011, 45(10): 1435-1439.
MENG Qing-Chang, ZHANG Zhi-Hong, LIU Ju-Bin, GU Jian-Nong. Numerical Method for Supercavitating Flow over Disk Cavitator of Underwater Supersonic Projectile[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2011, 45(10): 1435-1439.
[1]Kirschner I N. Results of selected experiments involving supercavitating flows[C]//Supercavitating Flows. Brussels Belgium: NATO, 2002: 343356.[2]孟庆昌,张志宏,刘巨斌. 超空泡射弹尾拍分析与计算[J]. 爆炸与冲击, 2009, 29(1): 5660.MENG Qingchang, ZHANG Zhihong, LIU Jubin. Analysis and calculation for tailslaps of supercavitating projectiles[J]. Explosion and Shock Waves, 2009, 29(1): 5660.[3]Vlasenko Y D. Experimental investigation of supercavitation flow regimes at subsonic and transonic speeds[EB/OL]//(20050615)[20070915] http://flow.me.es.osakau.ac.jp/Cav2003/index.html.[4]Ohtani K, Numata D, Togami K, et al. Study on supercavitation phenomina induced by a highspeed slender projectile on water[EB/CD].(20070810)[20090210]. http://www.iahr.net/site/e_library/ConfPro/default.html.[5]Hrubes J D. High_speed imaging of supercavitating underwater projectiles[J]. Experiments in Fluids, 2001, 30: 5761.[6]顾建农, 张志宏, 范武杰. 旋转弹丸入水侵彻规律[J]. 爆炸与冲击, 2005, 25(4): 341349.GU Jiannong, ZHANG Zhihong, FAN Wujie. Experimental study on the penetration law for a rotating pellet entering water[J]. Explosion and Shock Waves, 2005, 25(4): 341349.[7]Lindau J W, Venkateswaran S, Kunz R F, et al. Computation of compressible multiphase flows[C]//41st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada, USA: AIAA, 2003: AIAA 20031288.[8]Kunz R F. Fully coupled, 6DOF to URANS, modeling of cavitating flows around a supercavitating vehicle[EB/OL].(20050615)[20070915]. http://flow.me.es.osakau.ac.jp/Cav 2003/index.html.[9]Kunz R F, Lindau J W, Billet M L, et al. Multiphase CFD modeling of developed and supercavitating flows[C]//Supercavitating Flows. Brussels Belgium:NATO, 2002: 269312.[10]易文俊, 王中原, 熊天红,等. 水下射弹典型空化器的超空泡形态特性分析[J]. 弹道学报, 2008, 20(2): 103106.YI Wenjun, WANG Zhongyuan, XIONG Tianhong, et al. Analysis of supercavity shape for underwater projectile with typical cavitator[J].Journal of Ballistics, 2008, 20(2): 103106.[11]冷海军, 鲁传敬. 轴对称体的局部空泡流研究[J]. 上海交通大学学报, 2002, 36(3): 395398.LENG Haijun, LU Chuanjing. Study on partially cavitating flow of an axisymmetric body[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2002, 36(3): 395398.[12]Vasin A D. Some problems of supersonic cavitation flows[EB/OL].(20050316)[20070212]. http://Cav 2001. library.caitech.edu/.[13]Vasin A D. Calculation of axisymmetric cavities downstream of a disk in subsonic compressible fluid flow[J]. Fluid Dynamics, 1996, 21(2): 240248.[14]Vasin A D. Calculation of axisymmetric cavities downstream of a disk in a supersonic flow[J]. Fluid Dynamics, 1997, 32(4): 513519.[15]Vasin, A D. Supercavitating flows at Supersonic speed in compressible water[C]//High Speed Body Motion in Water. Kiev, Ukraine: NATO, 1998: 215224.[16]Cai X C, Paraschivoiu M, Sarkis M. An explicit multimodel compressible flow formulation based on the full potential equation and the euler equations on 3D unstructured meshes[EB/OL].(20050310)[20061020]. http:// www.cs.colorado.edu/~cai/mypapers/html. |
[1] | 王志伟, 何炎平, 李铭志, 仇明, 黄超, 刘亚东. 基于计算流体力学的90° 弯管气液两相流数值模拟及流型演化[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(9): 1159-1167. |
[2] | 高昌昊, 宋文萍, 韩少强, 路宽, 王跃, 叶坤. 空空导弹过失速重新定向技术研究[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 17-26. |
[3] | 荣臻, 胡文杰, 邱云龙, 张玉剑, 王亦庄, 江中正, 陈伟芳. Φ120高超声速风洞流场校测[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 58-64. |
[4] | 刘双喜, 王一冲, 朱梦杰, 李勇, 闫斌斌. 小弹目速度比下拦截高超声速飞行器微分对策制导律研究[J]. 空天防御, 2022, 5(2): 49-57. |
[5] | 田若岑, 张庆振, 郭云鹤, 程林. 基于禁飞区规避的高超声速飞行器再入制导律设计[J]. 空天防御, 2022, 5(2): 65-74. |
[6] | 付 强 , 张 理 , 毛良杰, 曾 松 , 黄世苗. 海洋温差能发电冷水管温度场分布研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2022, 9(2): 7-13. |
[7] | 陈志鑫, 汪怡平, 杨亚锋, 苏建军, 杨斌. 不同送风方式下大客车内飞沫传播特性研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(11): 1532-1540. |
[8] | 杨庶, 钱云霄, 杨婷. 高超声速飞行器线性变参数一体化式控制律设计[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(11): 1427-1437. |
[9] | 许海雨, 罗凯, 黄闯, 左振浩, 古鉴霄. 低弗劳德数通气超空泡初生及发展演变特性[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 934-941. |
[10] | 袁心怡, 苏焱, 刘祖源. 基于高精度Boussinesq方程的三维浅水晃荡数值研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(5): 521-526. |
[11] | 易仕和, 丁浩林. 适用高超声速飞行环境的超声速气膜冷却光学窗口研究进展[J]. 空天防御, 2021, 4(4): 1-13. |
[12] | 熊俊辉, 李克勇, 刘燚, 吉雨. 临近空间防御技术发展态势及突防策略[J]. 空天防御, 2021, 4(2): 82-. |
[13] | 李芹, 杨肖峰, 董威, 杜雁霞. 高超声速飞行器表面吸附特性对多相催化过程影响的数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(11): 1352-1361. |
[14] | 张宇, 王晓亮. 基于径向点插值方法的柔性螺旋桨气动弹性模拟[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(9): 924-934. |
[15] | 王瑞, 肖瑶, 顾汉洋, 叶亚楠. 螺旋管内单相流动周向非均匀传热现象的数值模拟[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(7): 688-696. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||