空泡现象国内外研究现状
时间:2017-05-06 11:42 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 由于空化现象的发生，可以人为地改变水下运动体的流体动力特征，从而不同程度地影响水下运动体的运动性能，因此，自空泡现象发现以来，就吸引着众多学者对其进行深入的探索研究，并针对不同的研究目的，建立起了众多的理论、实验方法与计算方法。8219 1国外研究情况 对于入水问题的探索可追溯到十九世纪末二十世纪初，入水工程研究的最早文字记录 ——1883年法国海军试图利用弹丸在水面弹跳来增大射程。1900年，英国学者A.M.Worthington利用当时出现的闪光摄影技术，观测小球落入不同液体时出现的飞溅和空泡现象[13]，从而成为入水现象原理实验的第一人。 但是，对于入水问题真正的初期研究，则是到了二十世纪二三十年代。以 Von Kalman[14]和认值Watanabe[15]的理论与实验工作为代表。Von Karman于1929年提出了入水理论，在流-固两相耦合面上引入基于试验结果的附加质量，分析研究了水上飞机降落过程中的冲击现象，当时主要是为了解决水上飞机降落时浮舟强度的设计问题。1932年Wagner[16]对Von Karman的方法作了修正，引入水波影响因子，使结果更符合实际。 Von Karman和Wagner的方法虽没有对流场进行仔细分析，但是基于试验的假设使问题简单明了，在一定程度上也能解释冲击入水现象的机理，因此这一方法仍成为工程设计的初期用于估算水冲击力。 在入水初期载荷的理论估算方面，出现了多种二文和三文的流动“模型”。Wagner对钝体入水问题提出了平板理论，可以求解入水过程中物体的整体受力，这个理论有着广泛的应用。 Pukhnachov 1979年提出的渐进解方法，随后又和Korobkin提出了匹配渐进展开法，这些都是在平板理论基础上进行的改进和创新后求解钝体入水的理论基础。Wagner又针对尖体提出了“自模拟”相似解法，为以后的相似解奠定了基础, Dobrovol Skaya随后推导出了相似解的积分方程并且做了数值分析。 考虑弹性体的入水问题，最早开始于Sharov。他将弹性体入水问题处理成两个问题的结合，第一步是不考虑结构物的弹性，求解流场和流体对物体的作用力，第二步是在已知沾水物面压力分布的情况下计算物体的弹性变形。还有求解水中的线性化波动方程来估算冲击入水时沾水面上的冲击压力峰值的方法。 由于入水现象具有瞬变的特性，除对入水初期载荷尚有一些理论估算方法外，入水问题的解决几乎都需要通过模拟实验和对照全尺寸模型与实物的试验。因此，在这一时期各主要国家都积聚起雄厚的技术力量，投入了巨大的人力和物力建成了各种类型的入水实验设施和试验场，例如美国马里兰州的海军军械实验室(NOL)、英国苏格兰海军部水弹道研究所(AHBKE)，进行了大量入水基本现象的实验、寻求相似律，获取关于入水模型实验与全尺寸试验的数据等。这时期的研究结果主要见于“科学研究发展署(OSRD)”和“国防研究委员会困DRC)”，后来解密的丰富资料库，海军军械研究机构(NAVORD)内部报告及Birkhoff的专著等。 在第二次世界大战以后，入水问题成为一个专门学科，英国学者 F.5.Burt的论文介绍了入水问题的全部内容。美国学者，M.Komhauser的专著介绍了入水时结构动态响应问题。W.E.Parr系统的阐述了入水流动的数学问题。J.GWaugh等于1972年编辑出版了《水弹道学模拟》一书，系统地介绍了入水弹道实验模拟的知识和技术。A.May在1970年评述了当时入水研究的状祝，总结了成果和缺陷，并于1975年编辑出版了《弹体入水和带空泡航行时的性能》。在这本专著中他汇集了以往有价值的入水知识和实验数据，更加系统地分析了影响入水问题的各种因素。 (责任编辑：qin) |