论文部分内容阅读
本论文的选题来源于国防重点实验室基金课题“超高速水中兵器的超空泡水动力原理研究”(99JS21.1.HKO302)，并是该课题研究内容的重要组成部分。本文的主要研究工作包括：轴对称回转体的局部空泡和超空泡流场的理论分析、数值计算和局部空泡绕流场的实验研究三个部分。 本文在深入研究了回转体局部空化与超空化理论及实验结果的基础上，基于势流理论，建立了回转体局部空泡和超空泡流场的基本数学模型，通过对Kinnas和Fine、Uhlman以及Jie Dang和Gert Kuiper等人基于二维水翼提出的压力恢复闭合模型、镜像板模型和回射流模型等空泡尾流模型进行了逐一的研究分析，发现其中的压力恢复闭合模型较适用于模拟回转体空泡尾部流场，并选用此空泡尾流模型作为求解回转体空化流场正问题与逆问题的数学模型的组成部分。 通过在回转体表面和空泡表面分布源汇的方法，建立了求解回转体局部空泡与超空泡流场的数值方法。依据建立的数学模型与数值方法，对两种典型的回转体头部线型(即头部为光滑过渡曲线的回转体和头部有突变角度的回转体)的局部空泡和超空泡绕流场进行了数值计算。在数值计算过程中，发现表面离散方法的不同会导致迭代结果的不收敛，因此针对不同的情况，在局部空泡和超空泡流场的计算中，对单元划分方法进行了反复的研究与试算，取得了较好的效果，第一次迭代所得的结果和最终的收敛结果相比误差很小仅为5％，而且把本文的计算结果和有关文献的实测数据进行了比较，发现本文的计算结果和实测数据十分接近。 本文实验研究是在西北工业大学航海工程学院水洞中进行的对回转体的局部空泡的形态的观察和测量。实验工作涉及：空泡的起始、空化转捩和空化形成的机理及必要条件研究。为此本实验对三种轴对称头体的空化现象进行了观察和测量。本文还对实验结果进行了深入细致的研究和分析，揭示了其中的某些内在规律性。