超空泡航行体闭环控制动力学特性研究

基于分叉理论的水下超空泡航行体运动特性研究分叉理论，也称为连续系统理论，是一种应用于力学研究中的数学理论。

它以微分方程为基础，通过对系统的运动方程进行连续分析，来描述系统的运动特性。

在水下航行体运动研究领域，分叉理论可以应用于分析水下超空泡航行体的运动特性。

水下超空泡航行体是一种利用超空泡技术实现水下航行的航行体。

其主要特点是在水下高速运动时，船体周围形成了一个超空泡区域，使得船体能够在水中行驶时减小水阻力，从而可以更加高效地航行。

在超空泡航行体运动过程中，由于液-气相变和激波等因素的影响，其运动特性较为复杂，需要借助分叉理论进行研究。

根据分叉理论，超空泡航行体的运动特性可以被描述为一组非线性微分方程。

其中，船体的运动状态可以用一组广义坐标表示，例如位置、速度、姿态等；超空泡区域的状态可以用一组控制参数表示，例如气泡半径、气体压力等。

通过将这些参数代入系统的运动方程，就可以得到超空泡航行体的运动模型。

在超空泡航行体运动模型的基础上，可以利用分叉理论分析其稳定性和运动特性。

例如，可以分析在不同航速下船体的运动状态、超空泡区域的形态和尺寸、船体与水面的接触状态等。

通过对这些参数的分析，可以得到超空泡航行体的优化设计方案，从而提高其航行稳定性和效率。

需要注意的是，在运用分叉理论进行超空泡航行体运动特性研究时，需要考虑到多种因素的综合影响。

例如，超空泡区域的形成和维持需要依靠复杂的水动力和气动力机制；另外，船体与水面的接触状态也可能会对超空泡航行体的运动产生重要影响。

因此，在进行研究时需要综合考虑多种因素，从而得到准确的结果。

总之，分叉理论是一种广泛应用于力学研究中的数学理论，可以用于描述超空泡航行体的运动特性。

通过利用分叉理论分析水下超空泡航行体的运动模型，可以得到优化设计方案，提高其航行效率和稳定性。

然而，在进行研究时需要综合考虑多种因素，才能得到准确的结果。

对于水下超空泡航行体运动特性的研究，需要对相关数据进行分析，以了解其基本特征和规律。

超空泡航行器流体动力CFD计算李雨田【摘要】超空泡航行器运动在超空化流动模式下,流场内涉及固、液、气3种介质,空泡与航行器相互耦合作用极为复杂.文中给出了超空泡航行器减阻特性、非线性、非定常与不确定性、流体惯性力较小4种典型流体动力特性,揭示了超空泡航行状态下航行器的流体力学本质.通过仿真计算,得到了空泡外形随空化数、攻角、舵角的变化趋势,利用计算流体力学(CFD)方法计算给定外形航行器在超空泡流型下的受力情况,分析了航行器流体动力特性变化,并给出了影响其变化的相关因素.该研究可为超空泡航行器动力学建模和弹道计算提供参考.【期刊名称】《鱼雷技术》【年(卷),期】2015(023)004【总页数】7页(P262-268)【关键词】超空泡航行器;空泡外形;流体动力特性;计算流体力学(CFD)【作者】李雨田【作者单位】中国船舶重工集团公司第710研究所,湖北宜昌,443003【正文语种】中文【中图分类】TJ630.1;O353长期以来，水下航行器的航速都比较低，制约水下航行器速度提高存在2个障碍：首先是航行阻力大，航行器的航行阻力与流体介质密度成正比，水下航行器与空中飞行器相比，由于水的密度是空气的800倍，同样条件下，水下航行器的航行阻力是空中飞行器飞行阻力的800倍，所以，水下航行器的航行速度比空中飞行器的飞行速度低2～3个量级。

其次，水下航行器随着航行速度的提高，其表面局部的压力就会降至水的饱和蒸汽压力，发生汽化，形成气泡与局部空泡。

这种空泡的起始、发展及溃灭受环境等多种因素影响，十分复杂，难以预计与控制，并且伴随产生振动、噪声与剥蚀等一系列不良后果。

这种空化现象是水下高速航行器的一种客观物理现象，当航速超过60 kn以上时难以避免。

俄罗斯科学家经过长期的研究，提出了“超空泡航行器”的新概念[1]，把水下航行器基本包围在空泡之中，如图1所示，使航行器壁面附近的介质由水变为气体，水下航行器表面与水隔绝，从而大大降低航行阻力，解决了水下航行器阻力大的难题。

基于LPV的超空泡航行体H∞抗饱和控制韩云涛;强宝琛;孙尧;白涛【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2016(38)2【摘要】针对超空泡航行体在运动过程中面临的执行器饱和问题，提出一种基于线性变参数（linear parame-ter varing ，LPV）的抗饱和控制方法。

首先在航行体动力学模型基础上考虑执行器饱和非线性因素，将滑行力和执行器分别建模为时变参数的仿射函数，最终得到系统矩阵仿射依赖于时变参数的 LPV 模型，同时，该模型也考虑了噪声干扰条件下控制器的鲁棒性。

基于该 LPV 模型，运用多面体理论和 Lyapunov 方法设计了不依赖于时变参数的静态状态反馈控制器。

仿真结果表明，所设计的控制器可以保证航行体在执行器发生饱和时仍能渐近跟踪给定深度指令，且在零初始条件下具有对噪声的H ∞抑制性能。

%In order to solve the actuator saturation problem that occurs in the dynamic process of the high speed supercavitating vehicle,an anti-windup controller based on the linear parameter varing (LPV)method is proposed.First,the dynamic model is expanded into a model which takes the actuator saturation nonlinearity in-to consideration.By modeling the planing force and the actuators as affine functions of time-varying parameters, the resulting system matrixes of the LPV model depend affinely on the time-varying parameters.Also the noise disturb-ance is included to make the controller robust.Based on this model,the polyhedron method and the Lyapunov theory are applied to design a static state feedback controller that has no dependence on thetime-varying parameters.Simula-tion results show that the designed controller can guarantee the tracking performance of the closed-loop system in face of the actu ator saturation,and achieve the given H ∞ performance under zero initial conditions.【总页数】5页(P357-361)【作者】韩云涛;强宝琛;孙尧;白涛【作者单位】哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.超空泡航行体LPV控制设计 [J], 张乐2.基于反演设计的超空泡航行体滑模控制 [J], 宋佳;陈升泽;李惠峰3.基于自抗扰技术的超空泡航行体优化研究 [J], 赵景波;唐勇伟;赵晓杰;薛琨4.基于无迹卡尔曼滤波的超空泡航行体最优控制研究 [J], 张成举;王聪;曹伟;王金强5.基于自适应RBF神经网络的超空泡航行体反演控制 [J], 李洋; 刘明雍; 张小件因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

2007年第26卷12月第12期机械科学与技术M e c h a n i c a l S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y f o r A e r o sp a c e E n g i n e e r i n gD e c e m b e rV o l.262007N o.12收稿日期:2006-10-20作者简介:蒋增辉(1980-),男(汉),内蒙古,博士研究生,j z h h i t@163.c o m超空泡航行体尾部流体动力特性试验模型支撑方式的选择研究蒋增辉,于开平,张嘉钟,黄文虎,王　聪(哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨　150001)摘　要:在水洞中进行了尾支撑、腹支撑和头支撑3种支撑方式的模型试验,以探索对于超空泡航行体尾部流体动力特性研究比较好的支撑方式。

试验发现,尾支撑模型的尾部支撑杆对空泡形态有引导作用,因此改变了空泡尾部形态。

腹支撑模型的支撑键会阻碍空泡越过,对空泡形态破坏较大。

而头支撑模型则避免了上述问题,试验得到的空泡形态以及与之相对应的流体动力曲线较为合理,因此比较适合超空泡尾部流体动力特性的研究。

关　键　词:超空泡航行体;空泡形态;支撑方式;水洞试验中图分类号:T V131.3 文献标识码:A 文章编号:1003-8728(2007)12-1648-04S e l e c t i n g t h e S t r u t t i n g P o s i t i o nf o r Mo d e l s o f E x p e r i m e n t s o nH y d r o d y n a m i c C h a r a c t e r i s t i c s o f t h e A f t S e c t i o n o f a nU n d e r w a t e r S u p e r c a v i t a t i n g V e h i c l eJ i a n g Z e n g h u i,Y u K a i p i n g,Z h a n g J i a z h o n g,H u a n g W e n h u,W a n g C o n g(S c h o o l o f A s t r o n a u t i c s,H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y,H a r b i n150001)A b s t r a c t:I n a h y d r o d y n a m i c t u n n e l,t o s e l e c t t h e b e s t s t r u t t i n g p o s i t i o n s w e c a r r y o u t t h e e x p e r i m e n t s o n t h e t h r e es t r u t t i n g p o s i t i o n s o f a n u n d e r w a t e r s u p e r c a v i t a t i n g v e h i c l e:s t e r n,m i d d l e s e c t i o n a n d n o s e s e c t i o n a n ds t u d y t h eh y d r o d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s o f i t s a f t s e c t i o n.T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t w h e n t h e s t r u t i s m o u n t e d a t t h em i d d l e s e c t i o n,i t b l o c k s t h e c a v i t y f r o mc r o s s i n g o v e r,d a m a g i n g t h e c a v i t y s h a p e s e v e r e l y.W h e n t h e s t r u t i s m o u n t-e d a t t h e n o s e s e c t i o n,t h e a b o v e p r o b l e m s a r e s o l v e d,a n d t h e c a v i t y s h a p e o b t a i n e df r o mt h e s t r u t t i ng p o s i t i o n p r o-d u ce s a r e a s o n a b l e c u r v e t h a t c o r r e s p o n d s t o h y d r o d y n a m i c s c u r v e.T h e r ef o r e t h e s t r u t t i ng a t th e n o s e s e c ti o n i s s u i t-a b l e f o r t h e s t u d y o f h y d r o d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e a f t s e c t i o n o f a n u n d e r w a t e r s u p e r c a v i t a t i n g v e h i c l e.K e y w o r d s:u n d e r w a t e r s u p e r c a v i t a t i n g v e h i c l e;c a v i t y s h a p e;s t r u t t i n g p o s i t i o n;h y d r o d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c;h y-d r o d y n a m i c t u n ne l e x p e r i m e n t 超空泡是航行体在水下高速运动时产生的自然现象,当水下航行体被一个稳定的超空泡所包裹时,由于超空泡现象造成的高水平的减阻效果,使得航行体可以获得极高的速度。

超空泡航行体的反馈控制设计何朕;庞爱平【摘要】Because of the coupling effect and lightly damped dynamics of the high-speed supercavitating vehicle(HSSV),a decoupling inner-outer loop design is proposed.The pitch angle can be considered as a feedback signal of the inner loop which is used to stabilize the lightly damped mode and to decouple the vehicle dynamics from the kinematic movement.The depth signal was then used as an output for the main loop which was dominated by the kinematic equations of the vehicle.The resulting design was theoretically verified by the Nyquist theory.It is noticed that the determination of system gain by using the concepts of loops and bandwidth is proved to be useful.Simulation result for HSSV under external disturbances was presented.It is noticed that there are explicit physical meanings in each of the design steps,so the proposed method may be further used as an alternative approach for state feedback design.%针对超空泡航行体的弱阻尼和耦合特性,提出采用内外回路的设计思想.用俯仰角反馈来对弱阻尼的动态特性进行镇定,并与运动学进行解耦.再根据深度信号作为输出,对以运动学方程为主的主回路进行设计.对所设计的系统用Nyquist法进行了理论分析,结论是这种用回路和带宽来确定反馈增益的做法是很有效的,既能满足深度控制的良好性能要求,又能保证姿态回路的稳定性.通过在扰动作用下的仿真对这个结论进行了验证.所提出的这种设计的每一步都有明确的物理解释,为状态反馈设计提供了一种新的思路,具有推广价值.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2017(021)008【总页数】8页(P101-108)【关键词】超空泡;超空泡航行体;反馈控制;频域解耦;滑行力;深度控制【作者】何朕;庞爱平【作者单位】哈尔滨工业大学控制科学与工程系,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学控制科学与工程系,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TP273超空泡航行体作为一种自行式的水下攻击性武器，使其快速准确的射中目标是战争取得胜利的关键。

第四章超空泡航行体流体动力设计4.1概述常规水下航行体的流体介质完全是水，航行体的表面是全沾湿的，流体介质作用于整个航行体表面。

超空泡航行体的表面大部分为空泡所包围，航行体大部分表面直接接触的流体介质由水变成了汽/气体。

一方面汽/气体的密度比水的的密度小两个量级，另一方面根据空泡生成机理，空泡内的压力为常数，航行体表面受到的汽/气体压力处处相等。

因此空泡内航行体表面受到的流体动力常可以忽略不计。

超空泡航行体的这个力学特征使得超空泡航行体的流体动力设计原理与方法完全不同于常规的水下航行体。

常规水下航行体的流体动力依赖于航行体的外形，流体动力设计主要是航行体外形设计。

超空泡航行体的流体动力则决定于空泡生成后航行体的沾湿表面，外形设计主要是航行体的沾湿表面设计。

沾湿表面不仅决定于航行体外形，更决定于空泡外形。

航行体空泡外形不仅与通气系统相关（通气空泡），还与航行体的外形、运动状态、运动环境等具有复杂的耦合关系，同时空泡还有其自身的一些固有特性，使得超空泡航行体的流体动力设计变得非常复杂。

此外，超空泡航行体流体动力设计面临许多其它新的问题，概括起来主要有以下几个方面：（1）失去了常规全沾湿航行体所具有浮力作用，超空泡航行体的重力平衡成为一个突出问题；（2）超空泡航行体头部空化器总是处于沾湿状态，流体动力作用中心远离航行体质心，且位于质心之前，违背了常规航行体运动稳定性基本准则；（3）在超空泡状态下航行体运动控制力的产生遇到了困难，如何实现对航行体的运动控制成为一个需要解决的新课题；（4）空泡本身可能还存在较大的脉动与稳定性问题，从而造成航行体流体动力的非定常性；（5）减阻不再完全依赖于航行体的外形，主要取决于航行体的空泡形态。

为了理顺复杂的关系，解决出现的新问题，这里我们提出“超空泡航行体空泡流型”（Cavity Pattern of Supercavitating Vehicle）的概念，把超空泡航行体流体动力涉及的三个核心方面：航行体外形、空泡外形、航行体外形和空泡外形的几何匹配关系统一为一体，用超空泡航行体空泡流型来描，以航行体空泡流型为主导来进行超空泡航行体的流体动力设计。

超空泡航行体纵向平面动力学行为的cfd分析最近几年，随着人类不断探索宇宙，我们对于月球的控制能力也在不断发展。

空间探索也涉及到航行体的飞行和移动技术。

航行体的空气动力学性能特性影响着其飞行性能。

在航行体的气动学性能方面，以及在空气动力学过程中相应的纵向平面（lp）运动特性，计算流体动力学（cfd）技术一直是人们认识此过程的重要工具。

本文讨论了基于CFD分析技术对超空泡航行体纵向平面动力学行为的研究。

超空泡（Ups）航行体是一种具有在空间中可操纵的特性的机器人。

它的发射装置通常有一个可以控制空气流动的螺旋桨，以及一套可以控制舵和螺旋桨的控制系统。

它的空气动力学性能是一个复杂的系统，由空气动力学的学者和工程师一直在努力理解和控制。

CFD技术可以被用于分析空气动力学性能，它可以用来对空气动力学特性进行有效分析，甚至可以用来模拟航行体的行为。

为了理解超空泡航行体能够在垂直平面上发挥稳定的运行行为，本研究使用CFD技术对其纵向平面动力学行为进行分析。

首先，根据航行体的基本参数，建立数值模型。

其次，对超空泡航行体垂直运动性能进行数值模拟。

最后，建立模拟的参数方程，以便根据实际情况调整参数，最大程度地提高航行体的空气动力学性能。

在进行CFD模拟之前，需要确定所用计算模型的准确性。

在此，采用校准方法来确定计算模型的准确性，以便对航行体的浮力、翼型抗力、推进力等空气动力学性能进行分析和预测。

在模拟过程中，根据超空泡航行体的运动特性（如滑翔、升降、悬停等）建立相应的参数模型，以便判断其行为的稳定性和可操纵性。

在模拟的过程中，发现超空泡航行体在纵向平面上的动力学行为明显区分为悬停期和滑翔期，且滑翔期在控制下保持稳定。

在悬停期，随着动力和舵偏角的变化，超空泡航行体的水平推力会有一定的变化，从而有效地改变其所处的位置。

随着舵偏角的增加，航行体的悬停高度会有明显的变化，从而改变其运动特性。

另外，在空气动力学性能方面，在滑翔期，当超空泡航行体面向平面运动时，其空气动力学性能表现出良好的一致性，从而为其更加精准的控制提供了可能。

超空泡航行体加速过程流动特性研究周景军;李育英;赵京丽【摘要】The accelerating process of the vehicle is the important stage for the high-speed cursing status. In order to understand the flow characteristics in the accelerating process, the CFD method based on Euler two-fluid model and the source method based on the relative motion are used to study the whole-wet and ventilating accelerating process, in which the change raw of the added mass is investigated during the whole-wet process and the influence on the developing velocity from ventilating volume, the gravity effect as well as the attack angle is studied. The results show that the influence of the accessional inertia force can not be ignored due to the large acceleration in the whole-wet process; the ventilating volume and the attack angle seriously affect the developing velocity of supercavity,the influence of the gravity can be ignored when the velocity is above 50 m/s.%超空泡航行体加速过程是航行体进入高速巡航状态的重要阶段.为了深入了解超空泡航行体加速过程中的流动特性,文中采用基于欧拉两流体模型的CFD方法以及基于相对运动的源项法对超空泡航行体全沾湿加速过程、通气加速过程进行了数值模拟,其中全沾湿过程主要研究了加速过程附加质量变化规律,通气加速过程研究了通气量、重力效应以及航行体攻角对空泡发展速度的影响.研究结果表明全沾湿加速过程中由于加速度较大,附加惯性力影响不能忽略;通气量、航行体攻角对超空泡生成速度均有较大影响,当速度达到50 m/s以上时,重力效应对空泡生成速度影响可以忽略.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2018(022)004【总页数】8页(P397-404)【关键词】通气超空泡;加速过程;空泡生成速度;CFD方法【作者】周景军;李育英;赵京丽【作者单位】中国船舶重工集团公司第七〇五研究所,西安710075;中国船舶重工集团公司第七〇五研究所,西安710075;中国船舶重工集团公司第七〇五研究所,西安710075【正文语种】中文【中图分类】TV1310 引言超空泡航行体运动过程要经历流体动力剧烈变化的加速过程，其中全沾湿阶段（未通气）随着速度的增加，自然空化现象愈加明显，附加质量除了依赖于航行体外形外，还受到自然空化的影响。

一种新型的超空泡航行器流体动力布局
罗凯;段鹏;高亚强
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2009(026)011
【摘要】超高速水下航行器运行于巡航阶段,为减小其阻力,减小航行器的沾湿部分,会使得横滚运动的阻尼变小,加大横滚通道的控制难度.针对航行器的静稳定特性,采用艏部空化器作为俯仰和偏航运动的操纵面.由于横滚干扰力矩主要来源于航行器机动时产生的离心力,采用不对称方向舵的方式来消除横滚干扰力矩.复合抗横滚控制舵片形成方向舵的上下不平衡,同时还作为横滚控制的操纵面.采用流体动力布局形式完全摒弃了尾部安定面和操纵面,明显减小航行器航行阻力,降低横滚控制舵机的功率要求,有利于机构的小型化.同时放宽了对超空泡外形和人工通气量的准确度要求,方便了超高速水下航行器的工程实现.
【总页数】4页(P38-40,101)
【作者】罗凯;段鹏;高亚强
【作者单位】西北工业大学航海学院,陕西,西安,710072;西北工业大学航海学院,陕西,西安,710072;西北工业大学航海学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP13
【相关文献】
1.超空泡航行器扩张尾裙流体动力特性试验研究 [J], 王科燕;邓飞;张衡;冯潇涛;赵建鹏
2.超空泡航行器流体动力仿真 [J], 邹启明;张西建
3.超空泡航行器流体动力CFD计算 [J], 李雨田
4.超空泡航行器流体动力仿真分析 [J], 邹启明;王改娣;张西建;郭晓辉
5.超空泡航行器升沉运动流体动力特性研究 [J], 张纪华;张宇文;张博
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

超空泡航行体纵向平面动力学行为的CFD分析于开平;张广;邹望;李振旺【摘要】超空泡航行体稳定性及弹道特性的仿真研究是设计超空泡航行体控制和制导系统的基础。

文章基于多相流URANS（Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes）方程和刚体纵向平面运动学方程，建立了三维超空泡航行体动力学仿真模型，对纵向平面内超空泡航行体巡航状态的动力学行为进行了仿真研究。

仿真结果表明，超空泡航行体在无控条件下仍具有一定的稳定性；尾部控制面可以有效缩短航行体达到稳定所需要的时间，并且能使航行体稳定于空泡中心构成理想的稳定模式。

%Numerical simulation research on the stability of supercavitating vehicle and trajectory is the basis of designing control and guidance system of supercavitating vehicle. In this paper, based on the mul-tiphase flow URANS (Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes) equations and the kinematical equation of the rigid body in the longitudinal plane, the three-dimensional dynamics simulation model of supercavi-tating vehicle is established. On this basis, the dynamic behavior of supercavitating vehicle is simulated in the cruising state. The results show that the supercavitating vehicle without control may still be stable to some extent, and fins can effectively decrease the time which the vehicles take to be stable and make the vehicle locate in supercavity as a stable motion mode.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】7页(P370-376)【关键词】流体力学;超空泡航行体;动力学行为;CFD【作者】于开平;张广;邹望;李振旺【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】U661.2+2;TV131.2超空泡技术为大幅提高水下航行体速度带来了光明的前景，但是由于超空泡航行体系统本身的复杂性，使得该项技术在实际的应用中面临着诸多挑战，其中超空泡航行体的稳定性和控制问题尤为突出[1-2]。

第４卷　第３期２０２０年５月宇航总体技术Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．４Ｎｏ．３Ｍａｙ　２０２０收稿日期：２０２０－０３－０２；修订日期：２０２０－０４－１４基金项目：国家自然科学基金（１１５７２１９４）作者简介：李杰（１９７７－），男，副研究员，主要研究方向为高速水动力学。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｊｉｅ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ超空泡航行体流体动力数值研究李　杰１，２，祝许皓１（１．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系，上海２００２４０；２．水动力学教育部重点实验室，上海２００２４０）摘　要：超空泡技术作为水中航行体增速减阻的重要手段已经成为了共识。

超空泡航行体作为目前最具有应用前景的水下航行体，对其流体动力变化规律的研究具有重要的意义。

基于有限体积方法，结合Ｎ－Ｓ方程与空化模型，建立了超空泡航行体自由运动的非定常流场求解数值模拟方法。

通过对非定常超空泡流场计算结果的分析，对航行体的流体动力进行分解和建模。

结合相关理论分析，确定了超空泡航行体流体动力公式。

研究表明，尾拍力与空泡壁面形状、航行速度及尾部沾湿面积等密切相关。

关键词：超空泡航行体；数值模拟；尾拍力　 中图分类号：Ｏ３５９ 文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－４０８０（２０２０）０３－００２２－０６Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆＳｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ　ＶｅｈｉｃｌｅＬＩ　Ｊｉｅ１，２，ＺＨＵ　Ｘｕｈａｏ１（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｎａｖａｌ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｏｃｅａｎ　ａｎｄ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏ　Ｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＭＯＥ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏ　Ｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｐｅｒｃａｖｉｔｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｗｅｌｌ　ｋｎｏｗｎ　ａｓ　ａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｄｒａｇ　ｍｅｔｈｏｄｏｆ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆｓｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ　ｕｎｄｅｒ　ｗａｔｅｒ　ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅｖｏｌｕｍｅ　ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｎ－Ｓ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ，ａ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｕｎｓｔｅａｄｙ　ｓｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ　ｆｌｏｗ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｉｓ　ａｎａｌｙｓｅｄ　ａｎｄ　ｍｏｄｅｌｅｄ．Ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｄｙ－ｎａｍｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ｉｓ　ｃｌｏｓｅｌｙ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｈａｐｅ　ｏｆ　ｃａｖｉｔｙ　ｗｈｉｃｈ　ｄｅｐｅｎｄｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅｗｅｔｔｅｄ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔａｉｌ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ　ｖｅｈｉｃｌｅ；Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｔａｉｌ－ｓｌａｐｐｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ０　引言航行体水下高速航行时，表面附近的水因低压而发生相变，形成覆盖航行体大部分的空泡或全部表面的超空泡。

基于二维分岔的超空泡航行体非线性动力学特性分析
吕一品;熊天红;易文俊;吴锦涛
【期刊名称】《弹道学报》
【年(卷),期】2017(029)002
【摘要】基于二维分岔图,利用相轨图、时域仿真图、Lyapunov指数谱等动力学分析工具分析了超空泡航行体复杂的动力学行为,探讨了超空泡航行体运动状态随尾翼偏转角反馈控制增益及空化数的变化规律,确定了航行体稳定运动的条件和参数范围.结果表明:随着参数的变化,超空泡航行体的动力学行为中存在分岔、混沌、周期窗等丰富的非线性物理现象;合理调整尾翼偏转角,能够有效抑制航行体的振荡与冲击.研究结果对超空泡航行体控制器的设计具有重要的指导意义.
【总页数】8页(P39-46)
【作者】吕一品;熊天红;易文俊;吴锦涛
【作者单位】南京理工大学瞬态物理国家重点实验室,江苏南京210094;南京理工大学瞬态物理国家重点实验室,江苏南京210094;南京理工大学瞬态物理国家重点实验室,江苏南京210094;南京理工大学瞬态物理国家重点实验室,江苏南京210094
【正文语种】中文
【中图分类】TV131.2;O322
【相关文献】
1.超空泡航行体有限元动力学建模 [J], 李魁彬;王安稳;施连会;徐火平
2.超空泡水下航行体振动特性分析 [J], 杨传武;王安稳
3.超空泡航行体闭环控制动力学特性研究 [J], 熊天红;包伯成
4.水下超空泡航行体非线性动力学与控制 [J], 魏英杰;王京华;张嘉钟;曹伟;黄文虎
5.超空泡航行体楔形舵片流体动力学特性数值模拟 [J], 佟力永
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。