串列双圆柱倾斜入水试验研究

摘要

基于高速摄像方法开展串列双圆柱倾斜入水试验研究，分析串列双圆柱入水空泡演化特性及运动特性的变化规律。结果表明：当双圆柱入水时序差为3.5 ms时，圆柱Ⅱ(后入水圆柱)入水后进入圆柱Ⅰ(先入水圆柱)的空泡中并与之碰撞。根据独立扩张原理，圆柱Ⅰ在被撞击后获得瞬间的加速，从而使撞击位置截面的空泡迅速扩张，形成嵌套空泡。碰撞破坏了双圆柱的稳定性，导致两个圆柱在水中翻转。当时序差在10.2～31.8 ms范围内时，圆柱Ⅱ入水后进入圆柱Ⅰ的空泡中，未与圆柱Ⅰ发生碰撞，在穿破圆柱Ⅰ空泡壁后再次进入水中运动。由于圆柱Ⅱ在空泡中运动时受到的阻力显著低于水中运动，因此具有较好的存速性能。当时序差为48.2 ms时，圆柱Ⅰ空泡尾部在浮力作用下上飘明显，两个圆柱的空泡壁面之间的排斥作用导致圆柱Ⅱ受到压力后轨迹偏移，圆柱Ⅱ入水后没有进入圆柱Ⅰ的空泡中。圆柱Ⅱ入水运动特性与单个圆柱相似，所以圆柱Ⅰ入水后流场的扰动对圆柱Ⅱ的影响很小。但是随着圆柱向下运动，两个圆柱周围空泡之间的相互作用影响了圆柱Ⅱ在水中运动的姿态。

关键词

串列双圆柱 / 倾斜入水 / 时序差 / 空泡演化 / 运动特性

基金资助

国家自然科学基金项目(51609115)