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中等速度区间内球体入水表面密封行为

流体动力学 2022-02-15 v1

摘要

本研究聚焦于表面密封区间内球体入水问题。其中,表面密封发生在球体撞击水面后的尾流中,并以低速(U<30U<30~m/s)与高速(U>165U>165~m/s)区间之间(针对不同球直径DD)的水花穹顶覆盖与空泡脱离为特征。已建立的掐断时间tpt_p经验标度律在低速与高速下均良好成立(即分别为tpUD1 Cd1/2=constt_pUD^{-1}~C_d^{-1/2}=consttpUD1 Cd1/2Ca1t_pUD^{-1}~C_d^{-1/2}\propto Ca^{-1}),但过渡区有待细化。尤其中间区间标度为tpUD1 Cd1/2Ca1/2t_pUD^{-1}~C_d^{-1/2}\propto Ca^{-1/2},这意味着随着速度增大,空泡内部压力降低决定了表面密封动力学。我们还报道了从深密封到表面密封的过渡,其中密封时间的标度更类似于深密封。此外报道了部分脱离、空泡表面波纹以及二次掐断。

关键词

引用

@article{arxiv.2202.06342,
  title  = {The water entry surface seal behavior of spheres at intermediate speed regimes},
  author = {Akihito Kiyama and Rafsan Rabbi and Nathan Speirs and Jesse Belden and Yoshiyuki Tagawa and Tadd T. Truscott},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2202.06342},
  year   = {2022}
}