赵小宇，向 敏，刘 波，张为华

(国防科技大学 空天科学学院, 湖南 长沙 410073)

国家的海洋发展战略需求，包括海洋环境探测、海洋资源开发和海军武器装备，对水下运载和水中兵器等水下航行器的速度和机动性能提出了更高的要求。适用于高速水下航行体的减阻技术包括：航行体流线型结构设计、添加高分子聚合物[1-2]、超疏水材料表面涂层[3]、柔性壁技术等。除此之外，超空泡减阻技术由于其高减阻率，已引起国内外研究人员的广泛关注[4]。其基本原理是，通过在航行体表面通气生成稳定包裹航行体的空泡，使航行体表面与液体介质隔离，从而大大减小航行体的摩擦阻力，减阻率可以高达90%以上。超空泡减阻技术彻底改变了水下航行器的运行模式，必将引起水下运载和武器装备技术变革。

空泡减阻技术的核心之一是空泡生成与控制，以满足不同航行环境的需求。而对于采用以水冲压发动机为代表的喷气推进的水下高速航行体而言，射流与空泡耦合作用是不可回避的关键问题。相关研究表明，对于某些特定工况和航行体外形，尾喷射流能引起空泡较大脉动和稳定性问题，从而造成航行体流体动力的非定常特性。俄罗斯学者Paryshev[5]结合空泡截面独立扩张原理和Efros空泡尾流闭合模型，研究得到射流作用下空泡闭合模式的理论判别模型，为空泡与射流相互作用研究提供理论指导。美国宾夕法尼亚大学Kirschner等[6]、Moeny等[7]、Kinzel等[8]分别从理论、实验和数值模拟三个角度探讨了通气空泡与尾部射流之间的相互作用规律。……