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水下航行体俯仰运动微气泡减阻特性试验研究

2019-10-24宋武超王聪魏英杰许昊卢佳兴

兵工学报 2019年9期

宋武超, 王聪, 魏英杰, 许昊, 卢佳兴

(1.哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001; 2.湖北航天技术研究院总体设计所, 湖北 武汉 430040)

0 引言

微气泡减阻技术利用气体与水之间密度及黏度的差异,在水下航行体壁面附近形成一层薄的微气泡和水的混合物,以减少航行体受到的摩擦阻力。由于微气泡减阻技术成本低、环境友好且减阻效果显著,被普遍认为是海洋减阻领域颇有前景的研究方向。

1973年McCormick等[1]利用电解水产生氢气泡的方式,首次进行了微气泡减阻试验研究,并获得了50%的减阻率。Deutsch等[2]针对平板和回转体进行了微气泡减阻试验研究,分析了来流速度、喷气量等因素对减阻效率的影响。Pal等[3]针对微气泡在平板边界层内的运动形态开展了研究,指出运动至边界层范围之外的微气泡不再具有减阻效果。Fontaine等[4]利用回转体开展气体类型对微气泡减阻效率影响的试验研究,发现通入氦气时的减阻效果优于通入空气的减阻效果。Paik等[5]基于粒子图像测速(PIV)技术研究了通入微气泡后湍流边界层的流场特性,发现微气泡有效降低了边界层内湍流的发生,减小了高雷诺数区域平板的摩擦阻力。王家楣等[6]在拖曳水池中开展了大尺度平底型船模的微气泡减阻试验,分析了拖曳速度、喷气量等对减阻效率的影响。宋武超等[7]针对回转体开展了聚合物与微气泡共同作用下对减阻效率影响的研究,发现聚合物和微气泡联合减阻效率大于单独一种减阻方式。……

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