舷侧及不同特征边界条件下水下气泡动态特性试验研究
为了从机理上探索水下爆炸气泡与舰船舷侧、不同特征边界的相互作用，本文基于模型试验的研究方法，利用可调式低电压气泡发生装置生成电火花气泡，对舷侧舭部附近和几种不同特征边界条件下的水下爆炸气泡动态特性进行了一系列研究，总结了不同边界因素作用下气泡脉动及射流变化的成因及规律，旨在为相关研究及工程问题提供参考。
根据不同船型的舭部形状及其他工程实际情况，提出试验简化原则及模型制作方法；制定试验方案，利用可调性的低压气泡发生装置及配套设备记录和观测气泡在以上边界条件下的动力学过程。试验效果证明，试验有良好的适应性、实用性和普适性，具有一定参考价值。
无自由液面影响下，引入无量纲比值，讨论了圆舭型舷侧附近不同爆距和不同舭部半径对气泡收缩形态和脉动周期影响，通过周期与射流速度的统计和对比，找到了脉动周期和射流速度随着γ的走势的对称规律；对于折角型舷侧，比较不同折角角度和爆距对于气泡坍塌形态和脉动周期的影响规律，发现其附近气泡首次脉动周期有随折角角度增加而波动递减的趋势。
考虑自由液面的影响，初探不同水深下舷侧附近气泡同自由面互相耦合过程及其中原因；考察同一当量爆轰气泡在相同水深不同爆距下受到舷侧结构的影响效果；并结合不同水深影响，讨论气泡在舷侧不同攻角位置的坍塌过程；最后，针对以上研究中出现的“收缩破碎”和“两向射流”现象进行参数取样，总结主要影响参数的分布规律并拟合边界函数，对比分析“两向射流”对气泡脉动周期的影响，发现β=1.0和α=0.5的条件下利于“两向射流”现象的形成，“两向射流”使得气泡平均脉动周期延长30％～50％。
考察船底浅水效应研究、舷侧双气泡耦合效应研究、圆形破口附近气泡动态特性研究以及筒形结构内气泡脉动特性。改变上下壁面距离，揭示船底效应下气泡撕裂、回缩坍塌、相背射流和连通坍塌四种坍塌机制形成过程；通过改变气泡间距和两气泡同舷侧结构的相对位置的变化，研究舷侧两个同相气泡相互融合和相背射流过程；通过变换破口尺寸和气泡爆点同破口间距，讨论船体舷侧出现破口对于水下爆炸气泡的动态作用；通过对不同尺寸和不同形状筒形结构内气泡的脉动过程研究，揭示筒形结构的Bjerknes效应对于气泡脉动形态的影响效果。
舷侧舭部;不同特征边界;电火花气泡;动态特性;水下气泡;浅水效应
哈尔滨工程大学
硕士
船舶与海洋结构物设计制造
张阿漫
2012
中文
U661
112
2013-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）