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舰艇静力学与快速性:片状空泡研究

时间:2023-09-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:片状空泡通常在桨叶较大半径部分叶切面导边附近产生,呈膜片状,长度不一,在叶切面攻角较大时最易产生这类空泡。图13-6螺旋桨叶背的片状空泡图13-7螺旋桨叶切面的片状空泡在空泡现象第二阶段,空泡已不在叶背上溃灭消失,而被曳出至艉流中,故对桨叶表面无剥蚀作用。

舰艇静力学与快速性:片状空泡研究

片状空泡通常在桨叶较大半径部分叶切面导边附近产生,呈膜片状,长度不一,在叶切面攻角较大时最易产生这类空泡。因为这时导边附近的负压很高,空泡急剧产生,肉眼已见不到其成长过程,似在导边附近陡然发生空穴,水在其外侧流过。若空泡从导边一直延伸至随边以外,即叶切面全部为空泡所覆盖,则形成所谓超空泡流动;有时空泡也起于导边而在随边之前结束,形成所谓的局部空泡。前者影响螺旋桨的性能而无剥蚀作用;后者对螺旋桨有剥蚀作用。图13-6所示为通过空泡水筒观察到的螺旋桨叶背的片状空泡形状。

片状空泡可以归为螺旋桨叶背空泡现象的第二阶段。当空泡区域扩大至占整个叶背面积的60%~70%时,即开始从根本上改变流动状况,叶背的大部分与空泡相接触。当叶切面发生广泛的背空泡时,整个切面的叶背将全部被空泡所笼罩,各处的压力都等于汽化压力pv,这种形式的空泡称为片状空泡(或称全空泡,以区别于局部空泡),如图13-7所示。

这类第二阶段的空泡为什么对螺旋桨的水动力性能有很大影响,而对桨叶没有剥蚀作用呢?由图13-7(曲线1表示螺旋桨叶切面在一定攻角下未发生空泡时的减压系数ξ曲线,曲线2表示叶背上产生片状空泡时减压系数的分布曲线)分析如下:

(1)此时整个叶背等于在蒸汽和空气的混合气体中运动,吸力面的升力不再随速度的增高而加大,其升力及阻力均较无空泡时为低,但阻升比增加,使叶切面的水动力性能恶化。

图13-6 螺旋桨叶背的片状空泡(www.xing528.com)

图13-7 螺旋桨叶切面的片状空泡

(2)在空泡现象第二阶段,空泡已不在叶背上溃灭消失,而被曳出至艉流中,故对桨叶表面无剥蚀作用。

归纳起来,螺旋桨空泡现象第二阶段的特性是:空泡区域已拖到随边之外,通常对叶表面无剥蚀作用,但会影响螺旋桨的水动力性能。

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