ГІДРОДИНАМІКА І АКУСТИКА

2024 ◊ Том 3 (93) ◊ Номер 2 ◊ с. 170-197

В. В. Мороз^*, В. О. Кочін^*, В. М. Семененко^*, Бу-Ген Пайк^**

^* Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, Україна

^** Корейський науково-дослідний інститут судноплавства та океанічної техніки, Теджон, Республіка Корея

Теоретичне й експериментальне дослідження динаміки суперкавітаційних апаратів з конічними кавітаторами

Gidrodin. akust. 2024, 3(2):170-197

МОВА ТЕКСТУ: Англійська

АНОТАЦІЯ

Розглянуто математичну модель динаміки суперкавітаційного підводного апарату на основі повної системи рівнянь руху витягнутого твердого тіла з шістьма ступенями вільності. Виходячи з принципу Г.~В.~Логвиновича незалежності розширення перерізів каверни, для розрахунку суперкавітаційної течії використовувалась наближена математична модель «тонкої» порожнини. Гідродинамічні сили, що діють на різні елементи конструкції підводного апарату, були оцінені з використанням апроксимаційних залежностей, отриманих як з експериментальних, так і теоретичних розв'язків. Розроблену математичну модель динаміки суперкавітаційного апарату верифіковано шляхом порівняння розрахункових параметрів із отриманими під час буксирних випробувань моделі суперкавітаційного підводного апарату в швидкісному експериментальному лотку Інституту гідромеханіки НАН України. Основну увагу приділено динаміці суперкавітаційних моделей з конусними кавітаторами. На підставі результатів експерименту запропоновано нову апроксимаційну формулу для підйому на похилих конусних кавітаторах. Проведено порівняння розрахункової та експериментальної форми стаціонарної та нестаціонарної каверн за похилими конусними кавітаторами. Перевірку математичної моделі «в цілому» було проведено шляхом порівняння розрахованих кінематичних параметрів з отриманими при буксирних випробуваннях рухомої суперкавітаційної моделі з одним ступенем вільності по тангажу. При випробуваннях організовувалися різні режими руху суперкавітаційної моделі: ковзання по нижній стінці каверни; ковзання по верхній стінці каверни; рух ластами без торкання корпусом моделі стінок каверни; коливальний рух між верхньою і нижньою стінками каверни. Проведено порівняння експериментальних та розрахункових кінематичних характеристик суперкавітаційної моделі. Їх достатньо хороший якісний і кількісний збіг показує, що розроблена математична модель адекватно прогнозує динамічну поведінку підводного суперкавітуючого апарату.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

динаміка суперкавітуючого апарату, конусний кавітатор, математична модель, комп'ютерне моделювання, експериментальна перевірка

ЛІТЕРАТУРА