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摘要
为了研究超空泡鱼雷的超空泡形态演化及水动力特性,采用开源软件OPENFOAM对超空泡鱼雷自然空泡的复杂流动过程进行了三维数值仿真研究。首先,基于THINC/QQ格式、剪切应力传输k-ω湍流模型以及Schnerr-Sauer空化模型在非结构网格上建立了不可压缩流体体积函数多相流模型,并通过与水洞实验案例对比验证了该求解器的准确性。在此基础上,该研究对无尾翼鱼雷模型开展了不同速度、不同空化器形状以及不同表面浸润性条件下的超空泡流动数值仿真,给出了典型工况下超空泡鱼雷的三维流场演化过程以及水动力变化规律,对比了多种空化器形状和尺寸参数的超空泡流场和水动力特性。结果表明:具有一定锥度或者本身阻力系数较小的空化器可有效降低航行阻力,但因损失空泡体积可能会降低航行稳定性。文中还新颖地研究了鱼雷表面材料亲疏水性及其布置位置对超空泡水动力性能的影响,可为超空泡减阻领域的相关研究提供参考。
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单位海洋工程国家重点实验室; 上海交通大学
