[發明專利]一種潛射飛行器肩空泡出水潰滅水霧形成機理研究方法

在審

• 申請號: 201610021620.2
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105718718A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 劉文一;邊金堯;鮮秦川;米曉莉;焦冀光
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍91550部隊
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

潛射飛行器肩空泡出水潰滅水霧形成機理研究方法屬于潛射飛行器外流場分析求解技術領域，涉及潛 射飛行器高速出水過程中肩空泡潰滅條件下飛行器外流場求解技術，特別涉及潛射飛行器高速出水肩空泡 潰滅形成水霧的求解技術。

背景技術

潛射飛行器高速出水過程中，附著于飛行器的肩空泡會發生潰滅，并在潛射飛行器周圍形成水霧。由 于潛射飛行器出水肩空泡潰滅是瞬態過程，難以觀測；而肩空泡潰滅形成水霧過程是肩空泡潰滅這個瞬態 過程內的更細小的過程，觀測難度更大，肩空泡潰滅水霧形成機理不清。因此，本發明提出了一種潛射飛 行器肩空泡出水潰滅水霧形成機理研究方法。

發明內容

本發明提供了一種潛射飛行器肩空泡出水潰滅水霧形成機理研究方法，解決了潛射飛行器肩空泡出水 潰滅水霧形成機理難以分析的問題。

本發明采用的研究方案如下：

(1)結合潛射飛行器高速出水肩空泡潰滅視頻，根據潛射飛行器壁面壓力變化，確定肩空泡出水潰 滅水霧發生在肩空泡出水潰滅條件下潛射飛行器壁面水動高壓位置。

(2)根據指定時刻肩空泡出水潰滅條件下潛射飛行器壁面水動高壓環形分布范圍，確定肩空泡潰滅 水霧形成在小尺度范圍內。

(3)根據對肩空泡潰滅水霧形成尺度的判斷，提出利用附壁小尺度空化泡(簡稱潰滅泡)內爆形成 水霧現象說明肩空泡潰滅水霧的形成。利用潛射飛行器壁面和潰滅泡外的水層將潰滅泡約束在有限的空間 內，水層內壁面是潰滅泡與流體的邊界，水層外壁面以外的空間則是空氣。

(4)由于潰滅泡壓力低于水層外空氣壓力，即水層內壁面與外壁面之間存在壓差，水層在內外壓差 作用下向潰滅泡內運動，使潰滅泡產生內爆。潰滅泡內爆后，水層破碎，并向遠離潛射飛行器壁面的方向 飛濺形成水霧。

(5)根據肩空泡出水潰滅條件下潛射飛行器壁面水動壓力分布規律，確定不同時刻軸向方向上飛行 器壁面水動高壓環形分布位置；根據流場計算精度需要，將飛行器軸向水動高壓分布位置分割成若干環形， 就獲得了不同時刻肩空泡潰滅水霧產生位置；在每個環形水動高壓位置處，布置小尺度環形潰滅泡，當潰 滅泡內爆潰滅，就形成了該水動高壓位置對應時刻的潰滅水霧；根據潛射飛行器壁面水動高壓消失時刻， 判斷肩空泡完全潰滅形成水霧的結束時刻。

本發明的潛射飛行器肩空泡出水潰滅水霧形成機理研究方法，為解決潛射飛行器肩空泡出水潰滅水霧 形成機理難以分析的問題提供了一種技術手段。

附圖說明

圖1為附著于垂直壁面上的潰滅泡模型。

圖2為潰滅泡內爆示意圖。

圖3為潰滅泡內爆后水層破裂形成水霧圖。

圖4為肩空泡潰滅過程中水霧形成過程示意圖。

圖中：1固體壁面；2潰滅泡；3水層；4空氣；5水霧；6潛射飛行器；7肩空泡；8水體；C₁第1個 殘余泡；C₂第2個殘余泡2；C_n-1第n-1個殘余泡。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖，以某型垂直潛射飛行器出水肩空泡潰滅水霧形成過程為例來說明本發明的 具體實施例。

1.肩空泡出水潰滅水霧發生位置的確定

結合垂直潛射飛行器高速出水肩空泡潰滅視頻，根據飛行器壁面壓力變化規律，確定肩空泡出水潰滅 水霧發生在肩空泡出水潰滅條件下飛行器壁面水動高壓位置。

2.肩空泡潰滅水霧尺度的確定

根據指定時刻肩空泡出水潰滅條件下垂直潛射飛行器壁面水動高壓環形分布范圍，確定肩空泡潰滅水 霧形成在繞飛行器表面的環形小尺度范圍內。

3.附著于垂直壁面上的潰滅泡模型

根據對肩空泡潰滅水霧形成尺度的判斷，兼顧求解方便，提出將潰滅泡2簡化為附著于垂直固體壁面 1的一個球帽狀空化泡，如圖1所示。潰滅泡2為固體壁面1和水層3所圍成的封閉空間。水層3內壁面 為潰滅泡2與流體的邊界，水層3外壁面以外為空氣4。

4.潰滅泡水霧的形成

由于潰滅泡2壓力低于水層3以外空氣4壓力，即水層3內壁面與外壁面之間存在壓差。水層3在內 外壓差作用下向潰滅泡2內運動，使潰滅泡2產生內爆，如圖2所示。

潰滅泡2內爆后，水層3破碎，并向遠離固體壁面1的方向飛濺形成水霧5，如圖3所示。