Колебания тонкого суперкавитирующего профиля вблизи свободной поверхности

Abstract

Получена система интегральных уравнений слабовозмущенного обтекания колеблющихся профилей суперкавитирующих и вентилируемых подводных крыльев вблизи свободной поверхности. Предложен метод расчета зависимости длины нестационарной каверны от времени путем численного решения нелинейного уравнения баланса массы газа в каверне (или уравнения постоянства давления в каверне для паровых суперкаверн). Показано, что уменьшение отстояния от свободной поверхности приводит к уменьшению относительных амплитуд колебаний длины каверны и коэфициентов гидродинамических сил. Учет колебаний длины каверны приводит к сглаживанию амплитудно-частотных характеристик сил по сравнению с расчетом при фиксированной длине каверны.

Одержана система iнтегральних рiвнянь слабкозбуреного обтiкання профiлей суперкавiтуючих i вентильованих пiдводних крил, що коливаються, поблизу вiльної поверхнi. Запропонований метод розрахунку залежностi довжини нестацiонарної каверни вiд часу шляхом чисельного рiшення нелiнiйного рiвняння балансу маси газу в кавернi (або рiвняння сталостi тиску в кавернi для парових суперкаверн). Показано, що зменшення вiдстанi вiд вiльної поверхнi веде до зменшення вiдносних амплiтуд коливань довжини каверни i коефiцiентiв гiдродинамiчних сил. Врахування коливань довжини каверни веде до згладжування ампiтудно-частотних характеристик сил порiвняно з розрахунком при фiксованiй довжинi каверни.

A system of integral equations for low-disturbed flow around two-dimensional supercavitating and ventilated oscillating hydrofoils under a free surface is obtained. A method to calculate time dependence of the unsteady cavity length by means of numerical solving the nonlinear equation of gas mass in the cavity balance (or the equation of the cavity pressure to be constant for vapour supercavities) is proposed. It is shown that approach to a free surface results in decreasing relative amplitudes of oscillations of the cavity length and hydrodynamic forces. Taking account of the variable cavity length results in smoothing frequency responses of forces in comparison with calculation when the cavity length is constant.