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超音速尾流作用下通气空泡稳定性及闭合位置数值研究

赵小宇 向敏 张为华 liubo 李尚中

赵小宇, 向敏, 张为华, liubo, 李尚中. 超音速尾流作用下通气空泡稳定性及闭合位置数值研究[J]. 力学学报.
引用本文: 赵小宇, 向敏, 张为华, liubo, 李尚中. 超音速尾流作用下通气空泡稳定性及闭合位置数值研究[J]. 力学学报.
NUMERICAL STUDY ON THE STABILITY AND CLOSURE POSITION OF VENTAILATED CAVITY WITH A SUPERSONIC TAIL JET[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics.
Citation: NUMERICAL STUDY ON THE STABILITY AND CLOSURE POSITION OF VENTAILATED CAVITY WITH A SUPERSONIC TAIL JET[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics.

超音速尾流作用下通气空泡稳定性及闭合位置数值研究

基金项目: 国家级-国家自然科学基金项目(51776221)

NUMERICAL STUDY ON THE STABILITY AND CLOSURE POSITION OF VENTAILATED CAVITY WITH A SUPERSONIC TAIL JET

  • 摘要: 以喷气推进为动力的水下超空泡航行体,通气空泡的稳定性和空泡形态控制问题是关键所在。本文利用VOF耦合level set界面追踪方法,考虑气体的可压缩性,通过改变射流强度和模型长度,开展了一系列通气空泡和超音速尾射流相互作用的数值仿真,重点分析了通气空泡的稳定性和闭合位置。数值结果表明,1.在超音速尾射流作用下,通气空泡的界面会经历膨胀、颈缩、断裂回缩过程,然后开始周期性震荡泄气。通气空泡的形态长度相较于无射流条件下大大减小。2.气液界面两侧强剪切有可能诱导空泡失稳溃灭,而这种空泡失稳机制主要取决于两个无量纲参数 (射流推力和空化器阻力之比)和 (模型长度和空化器直径之比), 越大, 越小,空泡越容易失稳。在此基础上,进一步总结了算例中出现稳定和失稳两种状态的临界曲线。3.空泡越稳定,喷管出口的压力波动的幅度和频率就越低,此时通气空泡能为火箭发动机提供稳定的工作。4.对于空泡失稳的工况,空泡闭合在喷管出口;而空泡稳定的工况,喷管出口到闭合位置的长度只与 有关,与模型长度无关。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-22
  • 网络出版日期:  2021-10-13

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