通气空泡与超音速尾喷流耦合作用实验研究

摘要

基于开放式水洞,构建了通气空泡与超音速尾喷流耦合作用实验系统.设计了四种可变长度实验模型,重点研究射流与通气空泡相对位置对空泡射流耦合作用机理的影响.针对不同外形实验模型,改变通气流量和射流流量,获得了不同工况下空泡界面瞬态演化规律.通过实验,观察到射流完全补气、射流部分泄气、射流完全泄气三种不同耦合作用模式.进一步结合实验数据和Paryshev理论分析,建立了不同模式下临界转变条件和空泡尺度计算模型.当-J≤0.1时,空泡长度可用经典空泡经验公式来描述;当0.1<-J<1.5时,空泡长度分为模型长度和尾部空泡长度两部分,而尾部空泡长度只与无量纲动量比-J有关;当-J≥1.5时,空泡闭合在喷管出口,空泡长度与模型长度相等.