绕弹性水翼空化流激振动特性实验研究

• 作者: 刘韵晴 郭一梦 黄彪 吴钦 王国玉
• 来源期刊: 空气动力学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 空化 空泡脱落机制 流激振动 水翼 实验研究
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Research Articles
• 页码范围: 41-48
• 页数: 8页
• 分类号: O359+.1|TV131.3+2
• 语种: 中文
• DOI: 10.7638/kqdlxxb-2021.0072

摘要

弹性结构在空化载荷作用下易发生振动,从而威胁结构安全,研究绕弹性水翼的空化流激振动特性显得尤为重要.采用高速摄像、测力装置和激光多普勒同步测量系统,分别获取了不同空化阶段的空泡形态、水动力、结构变形及相应诱导的结构振动特性.研究结果表明,弹性水翼的水动力系数在无空化阶段几乎保持不变,随着空化产生,升力、阻力和扭转力矩系数都随着空化数减小呈现先增大后减小的趋势.水翼在云状空化阶段下振动最为剧烈,大尺度空泡的周期性脱落导致结构振动速度呈现周期性变化.初生空化、片状空化和云状空化阶段的振动速度、概率密度分布均服从高斯分布,其中云状空化阶段的高斯分布曲线均方根最大,这是由于云状空泡团的脱落和溃灭导致的速度波动较大.在云状空化阶段,较大空化数下呈现回射流非定常脱落机制,较小空化数下呈现激波非定常脱落机制.回射流机制下,空穴演化呈现附着空穴发展-回射流发展-云状空穴脱落和溃灭的非定常过程.激波机制下空穴演化具有附着空穴发展-回射流发展-云状空穴脱落和溃灭-残余空穴溃灭的非定常特征.不同脱落机制下结构振动特性存在显著差异,回射流机制呈现小幅、高频的振动特性.由于大尺度空泡团的溃灭激波及其引起的附着空泡的二次溃灭,导致结构振动加剧,激波机制呈现大幅、低频的振动特性.