[發明專利]一種水下高速航行體抗空化空蝕能力評估方法

有效

• 申請號: 202010515600.7
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111709196B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 李帥;胡振宇;張阿漫;韓蕊;王詩平;劉云龍;崔璞;劉念念
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F111/10
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1.一種水下高速航行體抗空化空蝕能力評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：輸入待評估的水下高速航行體，設定氣核的初始半徑R_initial，對水下高速航行體的幾何尺度與氣核的初始半徑R_initial進行無量綱化處理，取一組特征量對壓力、速度、速度勢、時間和密度進行無量綱處理，建立具有普遍意義的無量綱化系統和模型；

步驟2：建立已知邊界的均勻來流流場，將無量綱處理后的水下高速航行體模型置于該流場中；設定計數器i和最大計算次數，初始化i＝0；

步驟3：獲取當前時刻無氣核的情況下，均勻來流流場中靜止的水下高速航行體表面的壓力分布；

步驟4：以水下高速航行體結構剖面中首端位置為原點，以距首端的無量綱軸向距離X為橫軸，以距首端的無量綱徑向距離R為縱軸，繪制無氣核的情況下，水下高速航行體結構剖面繞流表面壓力系數C_p曲線；

其中，P_∞為流場中遠方來流的壓力；U₀為流場中均勻來流的速度；ρ為流場中流體的密度；P_l是水下高速航行體受到的局部表面壓力，根據均勻來流中靜止的水下高速航行體表面的壓力分布獲取；

步驟5：獲取無氣核的情況下，水下高速航行體結構剖面繞流表面壓力系數C_p曲線中壓力系數C_p最小位置處的坐標(X₀,R₀)，在該位置附近生成初始半徑為R_initial的氣泡；

步驟6：令i＝i+1，計算流場的擾動速度勢φ_d；

其中，p表示流場控制點；q表示邊界積分點；S包括所有流場邊界；n為邊界法向量，指向流場外為其正向；λ為p點觀察流場的立體角；G為格林函數；

步驟7：計算氣泡潰滅時產生的射流速度u_i和第i次計算中氣泡的半徑R_i；

其中，Δt_j為第j次計算與第j+1次計算之間的時間步長；S_b為氣泡的表面積；

步驟8：將計算得到的氣泡潰滅時產生的射流速度u_i量綱化，判斷氣泡潰滅時產生射流的速度和方向；若射流速度大于20m/s，并且方向指向水下高速航行體結構，則判定產生嚴重的空蝕效應，水下高速航行體的抗空蝕能力不合格；

步驟9：判斷是否達到設定的最大計算次數或者已經產生射流抨擊，若未達到設定的最大計算次數且未產生射流抨擊，則返回步驟6；否則，執行步驟10；

步驟10：獲取計算結果中最大的氣泡半徑；若最大氣泡半徑小于2.5，則判定水下高速航行體的抗空化能力不合格；若最大氣泡半徑小于2.5，則判定水下高速航行體的抗空化能力合格，且最大氣泡半徑越小，抗空化性能越好；

步驟11：輸出水下高速航行體的抗空化空蝕能力評估結果。