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题名碎冰环境下运动体入水空泡演化特性试验研究
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作者
鹿麟
杨鹏杰
刘澜洋
邹瑞
陈凯敏
胡彦晓
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机构
中北大学机电工程学院
重庆长安望江工业(集团)有限责任公司
重庆长江电工工业集团有限公司
内蒙航天动力机械测试所
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出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第6期137-143,共7页
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基金
山西省回国留学人员科研资助项目(2024-114)
国家自然科学基金(52201385)。
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文摘
为研究随机冰场对运动体入水过程的影响,引入随机冰场结合高速摄影技术,开展了碎冰环境下的运动体垂直入水试验。对比分析了无冰环境与碎冰环境下的运动体入水过程中的差异,入水过程分为入水冲击阶段和带空泡运动阶段两个阶段进行研究,得到了碎冰环境下运动体入水的空泡演化特性;通过对比不同碎冰密度下运动体入水的空泡演化过程,总结得出了碎冰密度对于运动体空泡演化特性以及入水运动特性的影响规律。研究结果表明:在入水冲击阶段,与无冰环境相比,碎冰环境下同一深度处空泡直径较大并且空泡扩张持续的时间更长;在带空泡运动阶段,碎冰阻碍了空泡收缩,空泡收缩时间延长;相比于无冰环境,空泡直径与空泡长度均较大,产生的溃灭尾迹更加严重;随着碎冰密度的增加,空泡的闭合长度和最大直径呈现出明显的增长趋势,空泡表面闭合的时间也相应推迟,运动体速度衰减的幅度更大。
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关键词
运动体
垂直入水
碎冰环境
空泡演化
入水试验
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Keywords
moving body
vertical water-entry process
crushed ice environment
cavity evolution
water-entry experiments
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分类号
TJ012.3
[兵器科学与技术—兵器发射理论与技术]
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题名自由面碎冰浮冰环境高速入水动力学特性
被引量：4
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作者
张润东
段金雄
孙铁志
张桂勇
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机构
大连理工大学船舶工程学院
工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室
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出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2024年第1期100-112,I0002,共14页
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基金
国家自然科学基金(52071062,52192692,52325108)。
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文摘
为了研究碎冰环境下航行体高速入水过程中的空泡流场演化、航行体动力学响应以及碎冰载荷特性等规律,基于任意拉格朗日-欧拉方法建立了碎冰环境下的航行体高速入水流固耦合计算模型,并与高速入水试验、冰材料三点弯矩试验对比验证了方法的有效性和冰材料模型的可靠性。利用构建完成的高速入水流固耦合计算模型重点研究了碎冰以及碎冰间隙对航行体入水过程流场、动力学参数以及载荷的影响。研究结果表明:碎冰的存在对航行体入水后的水面抬升以及产生的飞溅演化存在抑制作用;碎冰环境下航行体的入水冲击载荷显著增加,其过程相较于无冰环境具有更大的动能损耗,但其砰击载荷持续时间与无冰环境入水过程一致;入水形成的飞溅冠连续性随着碎冰间隙的增加而增加,一定碎冰间隙范围内,航行体瞬时砰击载荷与间隙大小呈负相关关系,间隙足够大时,砰击载荷变化相对较小。
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关键词
流固耦合
任意拉格朗日-欧拉方法
碎冰环境
高速入水
数值模拟
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Keywords
fluid structure interaction
ALE method
fragmented ice environment
high-speed water entry
numerical simulation
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分类号
O352
[理学—流体力学]
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题名破碎浮冰环境下结构物倾斜入水空泡演化特性实验研究
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作者
杨帅
鹿麟
胡彦晓
杨哲
陈凯敏
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机构
中北大学机电工程学院
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出处
《爆炸与冲击》
2025年第5期118-127,共10页
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基金
国家自然科学基金(52201385)
山西省回国留学人员科研资助项目(2024-114)。
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文摘
为探究破碎浮冰覆盖密度对结构物入水空泡演化的影响,利用高速摄影技术开展了不同破碎浮冰覆盖密度下结构物倾斜入水实验。通过对比不同碎冰覆盖密度工况下的结构物倾斜入水过程,获得了碎冰覆盖密度对结构物倾斜入水空泡演化特性的影响规律。结果表明:与无冰环境相比,当空泡扩张时,破碎浮冰通过阻碍液面流体向外扩张,致使空泡直径减小;而空泡闭合时,碎冰会阻碍液面流体向内收缩,延长空泡扩张时间,此时空泡内空气总量增加,空泡内外压差减小,最终导致空泡闭合延迟。碎冰覆盖密度较小的工况在空泡溃灭时会出现指向空泡内部的射流。随着碎冰覆盖密度的逐渐增大,其对液面流体向内收缩的阻碍作用逐渐增强,进一步延迟了空泡的闭合时间,空泡的长度和最大直径也相应增大。此外,碎冰覆盖密度较大的工况下,流体的无规则冲击使得空泡壁出现褶皱。随着结构物入水深度的增加,空泡在环境压力作用下会出现深颈缩现象;随着碎冰覆盖密度的逐渐增大,结构物的水下运动速度相较于无冰环境呈现更快的衰减趋势。
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关键词
碎冰环境
倾斜入水
入水实验
空泡演化
结构物
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Keywords
crushed floating ice environment
oblique water-entry
water-entry experiment
cavity evolution
structure
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分类号
O354
[理学]
TJ012.3
[理学—流体力学]
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