基于间断有限元方法高压通气空泡早期运动特性研究
水下高压气体射流形成通气空泡，之后水下航行体在空泡中运动出水是一种新型发射方式。高压通气空泡可有效减少水下航行体的阻力，提高发射成功率。高压通气空泡早期运动是一种典型的可压缩性两相流问题，伴随着激波及界面不稳定性等复杂流动现象。本研究建立一种高精度的可压缩两相流数值模拟方法，基于高阶间断有限元方法进行空间离散以提高数值精度，通过Level Set方法捕捉空泡界面，采用特征无反射边界条件消除出口边界的非物理反射。在验证方法合理性的基础上，分析水下高压气体射流的初期特性，获得通气空泡的演化规律。数值结果表明：在射流的初始阶段，空泡界面主要呈现Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性，但不稳定性随着通气马赫数的增加而降低。随着射流的持续，在水阻力作用下空泡界面的法向速度增加，空泡界面逐渐呈现Kelvin-Helmholtz(KH)不稳定性。
高压通气空泡 间断有限元方法 特征无反射边界条件 界面不稳定性
张忠宇 陶延武 李文娟 渠基顺
江苏科技大学,海洋装备研究院,镇江,212003 江苏科技大学,船舶与海洋工程学院,镇江,212003
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2021-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）