[发明专利]一种垂直潜射飞行器肩空泡出水溃灭过程分析方法

说明书

本发明公开了一种垂直潜射飞行器肩空泡出水溃灭过程分析方法，属于潜射飞行器外流场分析求解技术领域。其特征是根据肩空泡生存条件消失时刻，确定肩空泡出水溃灭初始时刻；从流体与飞行器壁面间存在摩擦角度，确定肩空泡外部水裙出现变薄部位；根据水裙内外压差，确定水裙变薄部位会率先冲击飞行器壁面，将肩空泡分割为溃灭泡和残余泡；根据溃灭泡溃灭现象，确定肩空泡溃灭初始时刻的溃灭高压和溃灭水雾；将残余泡分割成溃灭泡和更小的残余泡，确定肩空泡溃灭各时刻的溃灭高压和溃灭水雾；以此类推，直至肩空泡完全溃灭；肩空泡完全溃灭高压需叠加肩空泡尾部原有水动高压。本发明的分析方法解决了肩空泡出水溃灭高压与溃灭水雾难以求解的问题。

技术领域

垂直潜射飞行器肩空泡出水溃灭过程分析方法属于垂直潜射飞行器外流场分析求解技术领域，涉及垂直潜射飞行器在变介质环境中高速运动的外流场空化现象分析求解技术，特别涉及垂直潜射飞行器高速出水肩空泡溃灭过程分析技术。

背景技术

垂直潜射飞行器水下高速运动时会在飞行器头部以下部位形成肩空泡。肩空泡作为高速潜射飞行器一种特有的，具有强烈非定常性、非线性和随机性的复杂物理现象，使连续的水体中出现了空洞，导致高速潜射飞行器水下力学环境变得复杂。在高速潜射飞行器垂直出水过程中，肩空泡溃灭会在潜射飞行器上形成强烈的移动冲击载荷，对潜射飞行器结构强度产生重要影响，直接决定着潜射飞行器能否安全成功飞行。由于高速潜射飞行器肩空泡出水溃灭是瞬态过程，难以观测，导致肩空泡出水溃灭时在高速潜射飞行器壁面产生高压的机理不清。因此，本发明提出了一种垂直潜射飞行器肩空泡出水溃灭过程分析方法。

发明内容

本发明提供了一种垂直潜射飞行器肩空泡出水溃灭过程分析方法，以解决垂直潜射飞行器肩空泡出水溃灭高压与溃灭水雾难以求解的问题。

本发明采用的分析技术方案如下：

(1)根据垂直潜射飞行器肩空泡生存条件消失时刻，确定垂直潜射飞行器肩空泡出水溃灭的初始时刻。

(2)流体与垂直潜射飞行器壁面之间存在相对运动时产生摩擦力，而摩擦力与壁面之间存在由肩空泡外部水裙厚度决定的角度，根据角度大小确定肩空泡外部水裙出现变薄部位；

(3)根据垂直潜射飞行器肩空泡内部与外部存在的压差，确定水裙变薄部位会率先向飞行器运动，冲击壁面，并将肩空泡分割为溃灭泡和残余泡两部分。

(4)根据溃灭泡内爆溃灭现象，确定肩空泡溃灭初始时刻在飞行器壁面上形成的溃灭高压，以及在飞行器周围形成的溃灭水雾。

(5)在残余泡上重复步骤(2)、(3)、(4)，确定肩空泡溃灭各时刻在飞行器壁面上形成的溃灭高压，以及在飞行器周围形成的溃灭水雾。

(6)当残余泡尺度与溃灭泡尺度相当时，确定该残余泡溃灭时刻就是肩空泡完全溃灭时刻。

(7)根据最后一个残余泡内爆溃灭现象，再叠加肩空泡尾部原有水动高压，确定肩空泡完全溃灭时刻在飞行器壁面上形成的完全溃灭高压，以及在飞行器周围形成的溃灭水雾。

本发明的垂直潜射飞行器肩空泡出水溃灭过程分析方法，为解决垂直潜射飞行器肩空泡出水溃灭高压与溃灭水雾难以求解的问题提供了一种技术手段。

附图说明

图1为垂直潜射飞行器肩空泡溃灭初始位置示意图。

图2为水裙变薄示意图。

图3为溃灭泡与残余泡形成示意图。

图4为溃灭泡溃灭后形成溃灭水雾示意图。

图5为肩空泡完全溃灭示意图。

图中：1垂直潜射飞行器；2肩空泡；3水裙；4空气；5水；6肩空泡前缘；7肩空泡尾缘；8溃灭泡；9水层；10残余泡；11溃灭水雾。