振动与冲击

作者：孙钊，曹伟， 王聪

单位：哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨150001

关键词：球体；入水空泡；润湿性；数值研究；流体动力

采用VOF(Volume of Fluid)多相流模型耦合CSF(The Continuum Surface Force Model)模型，对亲水性及疏水性球体垂直入水过程进行了数值研究。将数值结果与文献实验结果对比，验证了数值方法的可靠性。在此基础上，开展亲水性及疏水性球体垂直入水数值研究。结果表明，亲水性球体在较低入水速度下不产生入水空泡，而疏水性球体产生较大入水空泡，空泡在自由液面以下某一位置闭合形成&ldquo;沙漏状&rdquo;空泡形态。入水初期在球体表面形成液体薄层运动是导致空泡形成与否的关键因素,对于亲水性球体，液体薄层沿球体表面向上运动并在球体顶点位置汇聚形成向上的溅射流，不产生入水空泡；对于疏水球体，液体薄层在球体赤道位置附近与球体表面分离，导致空气进入，形成入水空泡。通过球体入水过程运动轨迹、速度、加速度，分析了表面润湿性及密度对球体入水过程运动参数的影响。最后，分析了球体入水过程中受到的总流体动力，发现亲水性球体在垂直入水过程中下落速度更快，守到更小的总流体动力，表明其受到更小的阻力。<br>

来源：2017年第20期

《振动与冲击》期刊编辑部

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