物体垂直出入水的非定常空泡数学模型

摘要：

研究了物体从水下向水面高速运动产生的非定常垂直空泡,建立了出水垂直空泡的数学模型,得到了匀速、空泡压力不变条件下的空泡外形、长度、体积随水深变化的解析解,给出了出水通气空泡发展为超空泡的条件.利用类似的方法建立了水平空泡和入水空泡的数学模型,并对3种空泡进行了比较研究.比较研究的结论是,随物体距水面的水深减小,出水空泡体积自身有增大趋势,空泡不容易发生泄气现象.且要保持出水空泡压力不变,空泡内的气体含量就应该增加(可通过人工通气方式).入水空泡正好相反,随物体入水深度增加,空泡体积自身有收缩的趋势,并挤压空泡内的气体从环境压力较低的空泡尾部喷射而出,导致空泡内的气体含量减少,空泡压力降低.但是当空泡压力低于环境压力后,空泡尾部又将被环境高压所封闭,气体喷射不出来.随着入水深度继续增加,空泡尾部将重复上述过程,形成周期性的喷射-封闭-喷射-封闭的脉动过程,这个脉动喷射过程将在空泡尾部的流体中形成一连串小气泡,并由于空泡内的压力波动而导致空泡形状发生波动现象.

关键词：空泡、出水、入水

所属期刊栏目：34

分类号：O35;TV131.3+2(流体力学)

资助基金：水动力学重点实验室基金资助项目9140C220204110C2203;中国国家留学基金资助项目2009832228

在线出版日期：2014-02-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1130-1140