双圆柱体低速并联入水过程空泡及运动特性试验研究
发布时间：2021-03-07 07:19
为深入了解双圆柱体低速并联入水过程空泡演化及运动规律,基于高速摄像方法,开展了圆柱体低速并联入水试验研究。通过圆柱体单独入水和双圆柱体并联入水试验对比,分析了并联入水双空泡演化机理;进一步开展了不同入水速度试验,研究了入水速度对并联入水过程圆柱体运动特性的影响,并结合空泡演化规律,分析了空泡演化过程对圆柱体运动的影响机理。研究结果表明:圆柱体低速并联入水过程中,入水空泡呈现明显不对称特性;在非对称流体动力作用下,圆柱体产生了偏转与横向运动,且偏转运动受空泡闭合影响较大;两圆柱体运动特性曲线与双空泡形态呈现良好的对称性。
【文章来源】：振动与冲击. 2019,38(07)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验系统示意图Fig．1Experimentsystemofwater-entry
，并用柔光屏对背景光进行柔化，使背景光均匀撒布，以达到良好的拍照效果;采用2盏LED灯作为顶光，以增强空泡内部光照条件，进而增强圆柱体边界清晰度，便于图片数据的后期处理。圆柱体运动过程通过PhotronFASTCAMSA-X型高速摄像机采集，并通过自编程序对运动轨迹及运动姿态进行提取，以获得圆柱体运动特性。相机采集帧率为2000fps，相机上安装广角镜头，以扩大视野，捕捉更多运动信息。图1试验系统示意图Fig．1Experimentsystemofwater-entry释放机构由推拉式电磁铁和竖直导轨组成，如图2所示。其中竖直导轨起导向作用，以确保试验模型入水时保持竖直姿态;推拉式电磁铁通过触发开关控制，共用同一个电信号，以确保触发的同步性。当电源接通时，电磁铁推拉杆同时收缩，释放模型。为防止电磁铁收缩引起的支架振动对释放产生影响，导轨和电磁铁分别安装在不同的支架上，导轨支架和电磁铁支架相互独立。试验模型如图3所示。模型直径D=10mm，长L=60mm，模型采用6063铝合金加工，密度为2．7g/cm3。图2释放机构示意图Fig．2Themechanismtoreleasethemodel图3模型尺寸Fig．3Sketchofwater-entrymodel2试验结果分析2．1圆柱体并联入水过程空泡形态分析圆柱体入水过程经历了入水撞击、空泡形成、开空泡、空泡闭合及空泡溃灭五个阶段，具有较强的瞬时性和非定常特性。图4(a)给出了圆柱体单独入水过程入水空泡演化规律。在入水撞击阶段，圆柱体通过冲击作用迅速将动能传递给水面附近流域的流体质点，流体质点获得动能后，向外排开，与圆柱体头部分离，空泡流动形成，如图4(a)中t=0ms所示;圆柱体在运动
000fps，相机上安装广角镜头，以扩大视野，捕捉更多运动信息。图1试验系统示意图Fig．1Experimentsystemofwater-entry释放机构由推拉式电磁铁和竖直导轨组成，如图2所示。其中竖直导轨起导向作用，以确保试验模型入水时保持竖直姿态;推拉式电磁铁通过触发开关控制，共用同一个电信号，以确保触发的同步性。当电源接通时，电磁铁推拉杆同时收缩，释放模型。为防止电磁铁收缩引起的支架振动对释放产生影响，导轨和电磁铁分别安装在不同的支架上，导轨支架和电磁铁支架相互独立。试验模型如图3所示。模型直径D=10mm，长L=60mm，模型采用6063铝合金加工，密度为2．7g/cm3。图2释放机构示意图Fig．2Themechanismtoreleasethemodel图3模型尺寸Fig．3Sketchofwater-entrymodel2试验结果分析2．1圆柱体并联入水过程空泡形态分析圆柱体入水过程经历了入水撞击、空泡形成、开空泡、空泡闭合及空泡溃灭五个阶段，具有较强的瞬时性和非定常特性。图4(a)给出了圆柱体单独入水过程入水空泡演化规律。在入水撞击阶段，圆柱体通过冲击作用迅速将动能传递给水面附近流域的流体质点，流体质点获得动能后，向外排开，与圆柱体头部分离，空泡流动形成，如图4(a)中t=0ms所示;圆柱体在运动过程中通过阻力作用不断将动能传递给前方流域的流体质点，已获得动能的流体质点在惯性作用下继续做向外排开运动，在空泡形态上表现为空泡直径及长度的扩张，此时，空泡演化进入开空泡阶段，如图4(a)中t=12ms和t=24ms所示;在开空泡过程中，流体质点受水域压力作用做减速运动，其动能逐渐转换为压力势能，当流体质点运动速度减小?
【参考文献】：
期刊论文
[1]半疏水-半亲水球体垂直入水空泡数值仿真研究[J]. 孙钊,曹伟,王聪,路中磊. 兵工学报. 2017(05)
[2]不同头型高速射弹垂直入水数值模拟[J]. 方城林,魏英杰,王聪,夏维学. 哈尔滨工业大学学报. 2016(10)
[3]回转体倾斜入水空泡及弹道特性实验[J]. 宋武超,王聪,魏英杰,许昊. 北京航空航天大学学报. 2016(11)
[4]基于高速摄像实验的开放腔体圆柱壳入水空泡流动研究[J]. 路中磊,魏英杰,王聪,孙钊. 物理学报. 2016(01)
[5]不同头型弹体低速入水空泡试验研究[J]. 杨衡,张阿漫,龚小超,姚熊亮. 哈尔滨工程大学学报. 2014(09)
[6]圆柱体低速入水空泡试验研究[J]. 何春涛,王聪,何乾坤,仇洋. 物理学报. 2012(13)
[7]伴随超空泡产生的高速细长体入水实验研究[J]. 施红辉,周浩磊,吴岩,贾会霞,张晓萍,周素云,章利特,董若凌,王超. 力学学报. 2012(01)
硕士论文
[1]细长圆柱体入水的特性研究[D]. 梅哲力.南京理工大学 2014
本文编号：3068631
【文章来源】：振动与冲击. 2019,38(07)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验系统示意图Fig．1Experimentsystemofwater-entry
，并用柔光屏对背景光进行柔化，使背景光均匀撒布，以达到良好的拍照效果;采用2盏LED灯作为顶光，以增强空泡内部光照条件，进而增强圆柱体边界清晰度，便于图片数据的后期处理。圆柱体运动过程通过PhotronFASTCAMSA-X型高速摄像机采集，并通过自编程序对运动轨迹及运动姿态进行提取，以获得圆柱体运动特性。相机采集帧率为2000fps，相机上安装广角镜头，以扩大视野，捕捉更多运动信息。图1试验系统示意图Fig．1Experimentsystemofwater-entry释放机构由推拉式电磁铁和竖直导轨组成，如图2所示。其中竖直导轨起导向作用，以确保试验模型入水时保持竖直姿态;推拉式电磁铁通过触发开关控制，共用同一个电信号，以确保触发的同步性。当电源接通时，电磁铁推拉杆同时收缩，释放模型。为防止电磁铁收缩引起的支架振动对释放产生影响，导轨和电磁铁分别安装在不同的支架上，导轨支架和电磁铁支架相互独立。试验模型如图3所示。模型直径D=10mm，长L=60mm，模型采用6063铝合金加工，密度为2．7g/cm3。图2释放机构示意图Fig．2Themechanismtoreleasethemodel图3模型尺寸Fig．3Sketchofwater-entrymodel2试验结果分析2．1圆柱体并联入水过程空泡形态分析圆柱体入水过程经历了入水撞击、空泡形成、开空泡、空泡闭合及空泡溃灭五个阶段，具有较强的瞬时性和非定常特性。图4(a)给出了圆柱体单独入水过程入水空泡演化规律。在入水撞击阶段，圆柱体通过冲击作用迅速将动能传递给水面附近流域的流体质点，流体质点获得动能后，向外排开，与圆柱体头部分离，空泡流动形成，如图4(a)中t=0ms所示;圆柱体在运动
000fps，相机上安装广角镜头，以扩大视野，捕捉更多运动信息。图1试验系统示意图Fig．1Experimentsystemofwater-entry释放机构由推拉式电磁铁和竖直导轨组成，如图2所示。其中竖直导轨起导向作用，以确保试验模型入水时保持竖直姿态;推拉式电磁铁通过触发开关控制，共用同一个电信号，以确保触发的同步性。当电源接通时，电磁铁推拉杆同时收缩，释放模型。为防止电磁铁收缩引起的支架振动对释放产生影响，导轨和电磁铁分别安装在不同的支架上，导轨支架和电磁铁支架相互独立。试验模型如图3所示。模型直径D=10mm，长L=60mm，模型采用6063铝合金加工，密度为2．7g/cm3。图2释放机构示意图Fig．2Themechanismtoreleasethemodel图3模型尺寸Fig．3Sketchofwater-entrymodel2试验结果分析2．1圆柱体并联入水过程空泡形态分析圆柱体入水过程经历了入水撞击、空泡形成、开空泡、空泡闭合及空泡溃灭五个阶段，具有较强的瞬时性和非定常特性。图4(a)给出了圆柱体单独入水过程入水空泡演化规律。在入水撞击阶段，圆柱体通过冲击作用迅速将动能传递给水面附近流域的流体质点，流体质点获得动能后，向外排开，与圆柱体头部分离，空泡流动形成，如图4(a)中t=0ms所示;圆柱体在运动过程中通过阻力作用不断将动能传递给前方流域的流体质点，已获得动能的流体质点在惯性作用下继续做向外排开运动，在空泡形态上表现为空泡直径及长度的扩张，此时，空泡演化进入开空泡阶段，如图4(a)中t=12ms和t=24ms所示;在开空泡过程中，流体质点受水域压力作用做减速运动，其动能逐渐转换为压力势能，当流体质点运动速度减小?
【参考文献】：
期刊论文
[1]半疏水-半亲水球体垂直入水空泡数值仿真研究[J]. 孙钊,曹伟,王聪,路中磊. 兵工学报. 2017(05)
[2]不同头型高速射弹垂直入水数值模拟[J]. 方城林,魏英杰,王聪,夏维学. 哈尔滨工业大学学报. 2016(10)
[3]回转体倾斜入水空泡及弹道特性实验[J]. 宋武超,王聪,魏英杰,许昊. 北京航空航天大学学报. 2016(11)
[4]基于高速摄像实验的开放腔体圆柱壳入水空泡流动研究[J]. 路中磊,魏英杰,王聪,孙钊. 物理学报. 2016(01)
[5]不同头型弹体低速入水空泡试验研究[J]. 杨衡,张阿漫,龚小超,姚熊亮. 哈尔滨工程大学学报. 2014(09)
[6]圆柱体低速入水空泡试验研究[J]. 何春涛,王聪,何乾坤,仇洋. 物理学报. 2012(13)
[7]伴随超空泡产生的高速细长体入水实验研究[J]. 施红辉,周浩磊,吴岩,贾会霞,张晓萍,周素云,章利特,董若凌,王超. 力学学报. 2012(01)
硕士论文
[1]细长圆柱体入水的特性研究[D]. 梅哲力.南京理工大学 2014
本文编号：3068631
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