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基于高速摄像实验的开放腔体圆柱壳入水空泡流动研究

路中磊 魏英杰 王聪 孙钊

基于高速摄像实验的开放腔体圆柱壳入水空泡流动研究

路中磊, 魏英杰, 王聪, 孙钊
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  • 基于高速摄像方法, 针对入水空泡流动特征和机理, 进行了开放腔体圆柱壳垂直入水实验研究. 通过对实验现象的观测, 发现开放腔体圆柱壳入水运动会形成波动流动和云化流动两种流动方式, 结合影像数据, 分别描述了两种流动状态下的空泡形态特征, 并获得了空泡波动参数的变化规律; 对比不同入水速度实验, 分析了入水速度对入水空泡流动方式和流动参数的影响; 依据流体力学基本理论, 分析了入水空泡波动和云化现象的形成机理. 结果表明: 随入水速度增加, 入水空泡依次呈现波动和云化两种流动状态, 波动频率与入水速度无关, 闭合发生时间随入水速度增加而减小, 与Froude数呈线性关系; 入水导致开放空腔内部气体涨缩, 引起开放端压力场和速度场周期性扰动, 空泡截面扩展程度出现差异, 形成空泡波动现象; 空泡闭合后尾部形成回射流, 回射流触及空泡壁面引起壁面流动转捩, 形成空泡云化现象.
      通信作者: 魏英杰, weiyingjie@gmail.com
    • 基金项目: 黑龙江省自然科学基金(批准号: A201409)、哈尔滨市科技创新人才研究专项基金(批准号: 2013RFLXJ007)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: HIT.NSRIF.201159)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-07
  • 修回日期:  2015-08-21
  • 刊出日期:  2016-01-05

基于高速摄像实验的开放腔体圆柱壳入水空泡流动研究

  • 1. 哈尔滨工业大学航天学院, 哈尔滨 150001
  • 通信作者: 魏英杰, weiyingjie@gmail.com
    基金项目: 

    黑龙江省自然科学基金(批准号: A201409)、哈尔滨市科技创新人才研究专项基金(批准号: 2013RFLXJ007)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: HIT.NSRIF.201159)资助的课题.

摘要: 基于高速摄像方法, 针对入水空泡流动特征和机理, 进行了开放腔体圆柱壳垂直入水实验研究. 通过对实验现象的观测, 发现开放腔体圆柱壳入水运动会形成波动流动和云化流动两种流动方式, 结合影像数据, 分别描述了两种流动状态下的空泡形态特征, 并获得了空泡波动参数的变化规律; 对比不同入水速度实验, 分析了入水速度对入水空泡流动方式和流动参数的影响; 依据流体力学基本理论, 分析了入水空泡波动和云化现象的形成机理. 结果表明: 随入水速度增加, 入水空泡依次呈现波动和云化两种流动状态, 波动频率与入水速度无关, 闭合发生时间随入水速度增加而减小, 与Froude数呈线性关系; 入水导致开放空腔内部气体涨缩, 引起开放端压力场和速度场周期性扰动, 空泡截面扩展程度出现差异, 形成空泡波动现象; 空泡闭合后尾部形成回射流, 回射流触及空泡壁面引起壁面流动转捩, 形成空泡云化现象.

English Abstract

参考文献 (20)

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