钝体倾斜和垂直冲击入水时引起的超空泡流动特性实验研究

施红辉 胡青青 陈波 贾会霞

施红辉, 胡青青, 陈波, 贾会霞. 钝体倾斜和垂直冲击入水时引起的超空泡流动特性实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2015, 35(5): 617-624. doi: 10.11883/1001-1455(2015)05-0617-08
引用本文: 施红辉, 胡青青, 陈波, 贾会霞. 钝体倾斜和垂直冲击入水时引起的超空泡流动特性实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2015, 35(5): 617-624. doi: 10.11883/1001-1455(2015)05-0617-08
Shi Hong-hui, Hu Qing-qing, Chen Bo, Jia Hui-xia. Experimental study of supercavitating flows induced by oblique and vertical water entry of blunt bodies[J]. Explosion And Shock Waves, 2015, 35(5): 617-624. doi: 10.11883/1001-1455(2015)05-0617-08
Citation: Shi Hong-hui, Hu Qing-qing, Chen Bo, Jia Hui-xia. Experimental study of supercavitating flows induced by oblique and vertical water entry of blunt bodies[J]. Explosion And Shock Waves, 2015, 35(5): 617-624. doi: 10.11883/1001-1455(2015)05-0617-08

钝体倾斜和垂直冲击入水时引起的超空泡流动特性实验研究

doi: 10.11883/1001-1455(2015)05-0617-08
基金项目: 浙江省自然科学基金项目(LQ13A020005, LQ13A020006, Z1110123)
详细信息
    作者简介:

    施红辉(1962—), 男, 博士, 教授, 博士生导师, hhshi@zstu.edu.cn

  • 中图分类号: O382.1

Experimental study of supercavitating flows induced by oblique and vertical water entry of blunt bodies

  • 摘要: 对4种不同头型的钝体、以不同初始速度在小倾斜角度和垂直状态下入水,所产生的空泡流进行了的实验观察,分析了不同工况下空泡产生和发展的特性。实验结果表明:对于倾斜入水及垂直入水,圆台头和平头(即空化器均为圆盘)实验体均能形成较稳定的入水弹道;初始入水速度较低时,空泡的闭合方式为深闭合;初始入水速度较高时,空泡的闭合方式为表面闭合,且运动速度衰减得更快。测量得知,钝体倾斜入水产生的空泡的前部外形轮廓与Logvinovich的半经验公式给出的结果相吻合。在垂直入水的情况下,调查了物体头部对空泡的起始点位置及其形态的影响。
  • 图  1  弹体发射系统的结构示意图

    Figure  1.  Schematic of the experimental setup

    图  2  钝体外形尺寸

    Figure  2.  Geometry of the blunt body shapes

    图  3  工况1中的钝体倾斜入水

    Figure  3.  Oblique water entry of the blunt body in case 1

    图  4  工况2中的钝体倾斜入水

    Figure  4.  Oblique water entry of the blunt body in case 2

    图  5  工况4中的钝体倾斜入水

    Figure  5.  Oblique water entry of the blunt body in case 4

    图  6  工况7中的钝体倾斜入水

    Figure  6.  Oblique water entry of the blunt body in case 7

    图  7  工况8中的钝体垂直入水

    Figure  7.  Vertical water entry of the blunt body in case 8

    图  8  工况9中的钝体垂直入水

    Figure  8.  Vertical water entry of the blunt body in case 9

    图  9  工况10的钝体垂直入水

    Figure  9.  Vertical water entry of the blunt body in case 10

    图  10  工况6中的钝体高速入水

    Figure  10.  High-speed water entry of the blunt body in case 6

    图  11  工况3中的钝体低速入水

    Figure  11.  Low-speed water entry of the blunt body in case 3

    图  12  典型的空泡深度闭合和表面闭合

    Figure  12.  Deep closure and surface closure of the cavity

    图  13  不同初速度下钝体入水后的位移和速度对比

    Figure  13.  Comparison of displacement and velocity after water entry among the blunt bodies with different initial velocities

    图  14  空泡外形轮廓的测量方法

    Figure  14.  The measuring method of the cavity contour

    图  15  工况3实验和Logvinovich理论确定的超空泡外形轮廓位置

    Figure  15.  The cavity contours by current experiment in case 3 and Logvinovich's theory

    图  16  垂直冲击入水时钝体头部形状对超空泡发生位置的影响

    Figure  16.  The dependence of the supercavitation beginning points on the head shapse of blunt bodies in the case of vertical water entry

    表  1  不同工况下的实验参数

    Table  1.   Experimental parameters in different cases

    工况头型p0/MPaα/(°)m/gv0/(m·s-1)
    1平头0.3183.569 914.64
    2圆头0.3183.445 89.58
    3圆台头0.2182.992 86.29
    4圆台头0.3182.992 812.24
    5圆台头0.5182.992 835.35
    6圆台头1.0182.992 882.76
    7尖头0.3183.305 914.19
    8平头重力加速9018.131 34.425
    9圆头重力加速9017.580 84.560
    10尖头重力加速9017.050 34.545
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  • [1] 魏平, 侯健, 杨柯.超空泡射弹研究综述[J].舰船电子工程, 2008, 28(4): 13-14. http://www.cqvip.com/QK/95027A/20084/1000043670.html

    Wei Ping, Hou Jian, Yang Ke. Summary of supercavitating projectile researches[J]. Ship Electronic Engineering, 2008, 28(4): 13-14. http://www.cqvip.com/QK/95027A/20084/1000043670.html
    [2] 施红辉, 罗喜胜.可压缩性和高速多相流动[M].合肥: 中国科学技术大学出版社, 2014: 156-247.
    [3] 石汉成, 蒋培, 程锦房.头部形状对水雷入水载荷及水下弹道影响的数值仿真分析[J].舰船科学技术, 2010, 32(10): 104-107. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-JCKX201010028.htm

    Shi Han-cheng, Jiang Pei, Cheng Jin-fang. Research on numerical simulation of mine water-entry impact acceleration and underwater ballistic trajectory under the different mine's head shape[J]. Ship Science and Technology, 2010, 32(10): 104-107. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-JCKX201010028.htm
    [4] 丛敏.超空泡:未来水下武器系统的挑战[J].飞航导弹, 2007(12): 11-14. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-FHDD200712006.htm
    [5] 陈先富.弹丸入水空穴的试验研究[J].爆炸与冲击, 1985, 5(4): 70-73. http://www.bzycj.cn/article/id/11165

    Chen Xian-fu. Experimental studies on the cavitation phenomena as a pellet entering water[J]. Explosion and Shock Waves, 1985, 5(4): 70-73. http://www.bzycj.cn/article/id/11165
    [6] Shi H H, Itoh M, Takami T. Optical observation of the supercavitation induced by high-speed water entry[J]. Journal of Fluids Engineering, 2000, 122(4): 806-810. doi: 10.1115/1.1310575
    [7] Truscott T, Techet A, Beal D. Shallow angle water entry of ballistic projectiles[C]∥CAV2009: The 7th International Symposium on Cavitation. Michigan, USA: Ann Arbor, 2009: 1-14.
    [8] Logvinovich G V.自由边界流动的水动力学[M].施红辉, 译.上海: 上海交通大学出版社, 2012: 97-111.
    [9] 周素云, 施红辉, 胡青青, 等.水平超空泡发生装置的研制及相关实验研究[J].浙江理工大学学报, 2013, 30(2): 218-223. http://d.wanfangdata.com.cn/periodical/zjgcxyxb201302018

    Zhou Su-yun, Shi Hong-hui, Hu Qing-qing, et al. Development of horizontal supercavity generating facility and relevant experimental study[J]. Journal of Zhejiang Sci-Tech University, 2013, 30(2): 218-223. http://d.wanfangdata.com.cn/periodical/zjgcxyxb201302018
    [10] 胡青青.不同倾角下钝体入水后的超空泡流动的实验观察及数值计算[D].杭州: 浙江理工大学, 2014: 75-82.
    [11] 施红辉.周素云, 胡俊辉, 等.水平超空泡与自由面相互作用的实验装置: 中国, ZL201210155061.6[P]. 2014-04-16.
    [12] 顾建农, 张志宏, 郑学龄.弹体入水弹道研究综述[J].海军工程大学学报, 2000, 12(1): 18-23. http://www.cqvip.com/Main/Detail.aspx?id=12541534

    Gu Jian-nong, Zhang Zhi-hong, Zheng Xue-ling. A review of the body's water entry ballistics research[J]. Journal of Naval University of Engineering, 2000, 12(1): 18-23. http://www.cqvip.com/Main/Detail.aspx?id=12541534
    [13] 何春涛, 王聪, 何乾坤, 等.圆柱体低速入水空泡试验研究[J].物理学报, 2012, 61(13): 134701. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-WLXB201213043.htm

    He Chun-tao, Wang Cong, He Qian-kun, et al. Low speed water-entry of cylindrical projectile[J]. Acta Physica Sinica, 2012, 61(13): 134701. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-WLXB201213043.htm
    [14] 王献孚.空化泡和超空化泡流动理论及应用[M].北京: 国防工业出版社, 2009: 1-56.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-19
  • 修回日期:  2014-06-05
  • 刊出日期:  2015-10-10

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