超空泡航行体CFD动力学仿真：稳定性和控制策略

本文针对超空泡航行体的纵向平面动力学行为进行了一项详细的计算流体动力学(CFD)分析，由作者于开平和张广合作完成。他们的研究受到了高等学校博士学科点专项科研基金以及国家自然科学基金的双重支持，分别对应项目编号200802130003和10832007。两位作者分别在超空泡流动理论与实验研究和超空泡流动数值模拟方面有所专长。 文章的重点在于建立了一个三维超空泡航行体的动力学仿真模型，该模型融合了多相流的Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS)方程和刚体纵向平面运动学方程，以准确模拟航行体在巡航状态下的动态特性。通过采用有限体积法并结合动网格技术，研究者得以深入探究超空泡航行体在无控制情况下的稳定性，发现尽管在自然状态下，它仍然表现出一定程度的稳定性。 研究结果显示，通过对尾部控制面的适当干预，可以显著缩短航行体达到稳定所需的时间，并且使航行体能够稳定地定位在空泡中心，形成理想的稳定模式。这对于设计超空泡航行体的控制和制导系统具有重要的理论指导意义，因为这些系统的设计依赖于对航行体动态行为的精确理解和控制。 此外，论文还提及了中图分类号O351.215，这是将此研究归类到流体力学、超空泡航行体动力学行为和CFD领域的依据。这项工作不仅深化了我们对超空泡航行体的理解，也为未来此类高性能水下推进器的设计提供了宝贵的计算方法和技术路线。这篇首发论文为超空泡技术的进一步发展奠定了坚实的基础。