王威, 王聪, 杜严锋, 李聪慧

(哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引言

自Reichard[1]在1946年首次提出可以采用人工通气的方式生成超空泡以来，对通气超空泡的研究始终是各国学者关注的热点问题。航行体在水中的摩擦阻力约为空气中的850倍，水下航行体借助通气超空泡的包裹，使得航行体表面阻力大幅度减小，航速可以得到突破性提高[2]。

航行体在通气超空泡内部的姿态影响着航行体的沾湿区域，进而改变了它的流体动力。目前相关研究多数是在稳定水流中进行的，通过航行体周期的改变攻角来实现，例如：Lee等[3]设计了可以让模型在水洞试验工作段中摆动的机构，利用试验方法研究了航行体俯仰运动时的通气空泡与航行体尾部的相互作用。Pan等[4]在文献[3]基础上，利用数值模拟方法研究了水洞中的通气超空泡航行体俯仰运动过程中泡内压力变化规律。Yu等[5]研究了航行体以固定频率进行俯仰运动时的流体动力变化特点。当航行体遇到前方不稳定的来流或者航行体靠近海面附近运动时，波浪的作用往往会导致超空泡形态发生变化，在航行体表面形成沾湿区域而增加阻力，严重时甚至导致空泡溃灭。

针对这种问题，Koptiva等[6]通过在水洞中安装由两片水翼组成的阵风发生器，研究了阵风流作用下局部通气空化水翼的升阻比性能。Arndt等[7]通过水洞试验研究了稳定流和阵风流作用下的通气空泡生成和保持机制，给出了所需通气量的大致范围。……