舷側(cè)及不同特征邊界條件下水下氣泡動態(tài)特性試驗研究.pdf

1、為了從機理上探索水下爆炸氣泡與艦船舷側(cè)、不同特征邊界的相互作用，本文基于模型試驗的研究方法，利用可調(diào)式低電壓氣泡發(fā)生裝置生成電火花氣泡，對舷側(cè)舭部附近和幾種不同特征邊界條件下的水下爆炸氣泡動態(tài)特性進(jìn)行了一系列研究，總結(jié)了不同邊界因素作用下氣泡脈動及射流變化的成因及規(guī)律，旨在為相關(guān)研究及工程問題提供參考。
　　 根據(jù)不同船型的舭部形狀及其他工程實際情況，提出試驗簡化原則及模型制作方法；制定試驗方案，利用可調(diào)性的低壓氣泡發(fā)生裝置及配

2、套設(shè)備記錄和觀測氣泡在以上邊界條件下的動力學(xué)過程。試驗效果證明，試驗有良好的適應(yīng)性、實用性和普適性，具有一定參考價值。
　　 無自由液面影響下，引入無量綱比值，討論了圓舭型舷側(cè)附近不同爆距和不同舭部半徑對氣泡收縮形態(tài)和脈動周期影響，通過周期與射流速度的統(tǒng)計和對比，找到了脈動周期和射流速度隨著γ的走勢的對稱規(guī)律；對于折角型舷側(cè)，比較不同折角角度和爆距對于氣泡坍塌形態(tài)和脈動周期的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其附近氣泡首次脈動周期有隨折角角度增加而

3、波動遞減的趨勢。
　　 考慮自由液面的影響，初探不同水深下舷側(cè)附近氣泡同自由面互相耦合過程及其中原因；考察同一當(dāng)量爆轟氣泡在相同水深不同爆距下受到舷側(cè)結(jié)構(gòu)的影響效果；并結(jié)合不同水深影響，討論氣泡在舷側(cè)不同攻角位置的坍塌過程；最后，針對以上研究中出現(xiàn)的“收縮破碎”和“兩向射流”現(xiàn)象進(jìn)行參數(shù)取樣，總結(jié)主要影響參數(shù)的分布規(guī)律并擬合邊界函數(shù)，對比分析“兩向射流”對氣泡脈動周期的影響，發(fā)現(xiàn)β=1.0和α=0.5的條件下利于“兩向射流”現(xiàn)象

4、的形成，“兩向射流”使得氣泡平均脈動周期延長30％～50％。
　　 考察船底淺水效應(yīng)研究、舷側(cè)雙氣泡耦合效應(yīng)研究、圓形破口附近氣泡動態(tài)特性研究以及筒形結(jié)構(gòu)內(nèi)氣泡脈動特性。改變上下壁面距離，揭示船底效應(yīng)下氣泡撕裂、回縮坍塌、相背射流和連通坍塌四種坍塌機制形成過程；通過改變氣泡間距和兩氣泡同舷側(cè)結(jié)構(gòu)的相對位置的變化，研究舷側(cè)兩個同相氣泡相互融合和相背射流過程；通過變換破口尺寸和氣泡爆點同破口間距，討論船體舷側(cè)出現(xiàn)破口對于水下爆炸氣泡