水下航行体在侧方来流作用下超空化现象研究

摘要

海底环境复杂多变,水下超空泡航行体运动过程中,必然会受到侧面来流的冲击,对航行体的体外超空泡产生影响.但目前针对此现象的研究较少,同时侧方流的引入通常会导致数值不稳定引起计算发散,为解决数值发散问题并研究非定常侧方来流对超空化现象的影响规律,基于开源CFD软件OpenFOAM,通过自定义侧方流源项,对相变求解器进行重新编译,结合SST K-w湍流模型、Schnerr-Sauer相变模型、流体体积分数多相流模型构建侧方流作用下的超空化流动数值模型.研究不同侧方流强度下的流场空化情况,超空泡形态变化规律以及航行体阻力变化情况.研究结果显示:侧方流对超空泡的影响程度是由对流速度即模型体运动速度、侧方流强度等共同决定的.相同侧方流速度下,对流速度越大,超空泡受冲击越弱,航行体阻力变化较小.侧方流速度与对流速度相差较大时,对超空泡形态及航行体阻力影响较小,随着侧方流加强,超空泡会发生变形乃至脱落,航行体阻力大幅增加.