支撑支柱与空化器形状对通气超空化通气需求的影响

本文报告了在改变空化器形状（包括三角形、圆盘形和圆锥形）以及改变支撑支柱时，通气超空穴的形成和溃灭行为。使用 3D 打印制作了三个具有相同迎风面积的空化器，并将其安装在朝前模型上。在每个空化器的广泛弗劳德数范围内，测试了生成和维持超空穴的通气需求，并与朝后模型进行了比较。与三角形和圆盘形空化器相比，在几乎所有测试的流动状态下（极高速 Fr 除外），圆锥形空化器生成超空穴所需的空气量最少。在小 Fr 下，圆盘形 FFM 的 C_Qc 低于其 BFM 对应物，随着 Fr 的进一步增加，超过了 BFM 的 C_Qc。在我们的实验中，在 Fr 范围内，圆锥形空化器在所有空化器中具有最小的 C_Qc。同时进行了内部压力和空穴尺寸测量，以阐明空穴维持行为。圆锥形空化器产生的空穴的最大直径明显更小，半长更短。利用空穴几何信息和空穴压力测量，结合回射流的高速成像，估算了圆盘形和圆锥形空化器在不同 Fr 下的回射流动量。对于两种空化器情况，估算的回射流动量在较低 Fr 下与 C_Qc 下的通气空气动量合理匹配，其中圆盘形空化器情况产生了明显更强的回射流，这为回射流机制主导空穴溃灭提供了支持。我们的研究为实践中超空泡飞行器的空化器设计和通气策略提供了一些启示。