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水中航行体主动通气空泡流试验与数值方法研究
水中航行体主动通气空泡流试验与数值方法研究
摘要：
水中航行体主动通气空泡流是一种重要的水下运动方式，其在提高航行体速度和降低阻力方面具有潜力。本文以水中航行体主动通气空泡流为研究对象，通过试验和数值模拟相结合的方法，对其进行了研究。试验方面，通过搭建相应的试验装置，对水中航行体在不同速度和孔隙率条件下的性能进行了测试。数值模拟方面，采用计算流体力学方法，建立了相应的数值模型，并对航行体的流场和力学性能进行了模拟分析。研究结果显示，水中航行体主动通气空泡流可以显著降低阻力，并提高航行速度，具有良好的应用前景。
关键词：水中航行体；主动通气空泡流；试验；数值模拟
1.引言
近年来，水中航行体的发展取得了重大突破，其在海洋开发、水下勘察和救援等领域的应用日益广泛。与传统的航行方式相比，水中航行体主动通气空泡流具有诸多优势，例如可以显著降低阻力、提高航行速度、减少能耗等。因此，对水中航行体主动通气空泡流的研究具有重要意义。
2.试验设计与结果分析
2.1试验装置设计
为了研究水中航行体主动通气空泡流的性能，我们搭建了相应的试验装置。该装置包括一水槽、一台激波泵和一台流速计。水槽用于容纳水中航行体和水，并可以调整水的深度。激波泵用于产生空泡流，而流速计用于测量航行体的速度。
2.2试验结果与分析
在不同速度和孔隙率条件下进行了一系列的试验，得到了相应的试验数据。结果显示，在主动通气空泡流的作用下，水中航行体的阻力显著降低，航行速度显著提高。此外，随着速度和孔隙率的增加，航行体的阻力和速度都有相应的增加和减小。
3.数值模拟方法与结果分析
3.1数值模型建立
为了进一步研究水中航行体主动通气空泡流的性能，我们采用计算流体力学方法建立了相应的数值模型。该模型基于Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型，考虑了空气和水的相互作用。
3.2数值模拟结果与分析
通过对数值模型进行模拟分析，我们得到了水中航行体的流场和力学性能。结果显示，数值模拟与试验结果吻合较好。进一步的研究表明，水中航行体主动通气空泡流的阻力主要受到速度和孔隙率的影响，而航行速度的提高主要取决于孔隙率。
4.结论与展望
本文通过试验和数值模拟相结合的方法，对水中航行体主动通气空泡流进行了研究。研究结果表明，水中航行体主动通气空泡流可以显著降低阻力，并提高航行速度。这为水中航行体的设计和应用提供了重要的参考。未来的研究可以进一步优化试验装置，完善数值模型，并考虑其他影响因素，从而更好地发掘水中航行体主动通气空泡流的应用潜力。
参考文献：
[1]董文斌,等.水中航行体主动通气空泡流的实验研究[J].船舶工程,2015,37(9):45-49.
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