航行体高速入水空泡特性及降载方法实验研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）航行体高速入水空泡特性及降载方法实验研究硕士研究生：李佛尘指导教师：孙龙泉副教授企业导师：石亮高级工程师工程领域：船舶与海洋工程论文主审人：杨娜娜副教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）航行体高速入水空泡特性及降载方法实验研究硕士研究生：李佛尘指导教师：孙龙泉副教授学位级别：工程硕士工程领域：船舶与海洋工程所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationforth

2、eProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）ExperimentStudyontheCavitationCharacteristicsandLoad-reducingMethodofHign-speedWater-entryVehicleCandidate:LiFochenSupervisor:AssociateProf.SunLongquanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:NavalArchitectureandOceanEngineeringDate

3、ofSubmission:May.2018DateofOralExamination:Jun.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完

4、全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要航行体高速入水过程

5、是一个复杂的气、液、固的三相耦合作用问题。伴随着航行体入水过程中周围环境的不断改变，航行体、空泡及自由液面之间产生复杂的相互作用，空泡开始形成、发展然后溃灭。整个过程航行体所受的载荷亦在不断的变化。由于航行体高速入水过程中水动力学关系的复杂性，至今仍未对这一复杂的气-固-气耦合过程中的入水受力特征及机理获得完全的认知。空泡伴随着航行体的入水过程不断地发展，在航行体入水过程中，入水冲击载荷会对航行体的运动产生影响，甚至造成航行体结构的局部破坏，因此研究高速入水空泡和载荷特性有很重要的工程意义。本文即针对航行体入水过程的空泡和载荷问题进行实验研究，并提出了一种高速入水降载技术，为航行体水动力学设计

6、提供实验依据。首先，从理论研究、数值研究和实验研究三个方面回顾了国内外在航行体入水过程中的空泡和载荷问题的各种研究方法及研究进展。分析总结了研究过程中存在的问题与不足，在上述基础上提出尚需进一步解决的问题，为本文中的后续工作的开展奠定基础。针对高速入水实验所需环境条件，基于相似理论，提出了一整套完善的实验设计总体思路，完成了实验总体方案及流程设计。设计出了一整套用于开展高速入水实验的实验装置，包括实验水仓、高速发射系统、调压控制系统和信息采集系统。结合本实验的具体要求，提出了实验模型的总体设计思路，设计出了可加装压力传感器的不同头型参数的实验模型。对实验装置的各个子系统进行不断地调试和改进，并

7、完成了实验装置的加工工作。完善了实验数据的处理方法，总结了本实验所具有的种种优势。利用设计好的实验装置和实验模型来开展高速入水空泡特性实验，对航行体高速入水时空泡的形成过程、云化现象以及闭合方式进行了机理性分析。探讨了不同头型对形成的空泡发展现象及差异，对不同头型产生的空泡尺寸形态特性分析。探讨了不同弗劳德数情况下，平头、半球头和锥头航行体入水空泡发展现象以及对此现象进行机理分析，得出了弗劳德数与