Зменшення опору видовжених осесиметричних високошвидкiсних тiл

Abstract

С использованием известных аналитических зависимостей для формы тонких осесимметричних каверн за тонкими и толстыми насадками показано, что значения объемого коэффициента сопротивления суперкавитирующего тела, а также аналогичных коэффициентов, отнесенных к квадратам длины или калибра, существенно снижаются при числах кавитации, меньших 0.01. Самые малые значения этих коэффициентов соответствуют самым большим удлинениям тела и тонким кавитаторам. Путем сравнения сопротивлений суперкавитационного и безотрывного режимов обтекания доказано существование критических значений объема или размеров тела. Суперкавитационный режим целесообразно использовать при докритических значениях этих величин. Необходимость компенсации силы Архимеда для горизонтального суперкавитационного движения значительно уменьшает критические значения объема или размеров тела, имеющие максимум при определенном значении скорости движения. Сделаны оценки сопротивления давления суперкавитирующих корпусов при наличии донной каверны и сравнение с безотрывным режимом обтекания. Критические значения объема тела достигают максимума при определенном значении скорости движения и резко возрастают с увеличением удлинения тела.

З використанням вiдомих аналiтичних залежностей для форми тонких осесиметричних каверн за тонкими та товстими насадками показано, що значення об'ємного коефiцiєнта опору суперкавiтацiйного тiла, а також аналогiчних коефiцiєнтiв, вiднесених до квадратiв довжини або калiбра, суттєво зменшуються при числах кавiтацiї, менших 0.01. Найменшi значення цих коефiцiєнтiв опору вiдповiдають найбiльшим видовженням тiла та тонким кавiтаторам. Шляхом порiвняння опорiв суперкавiтацiйного та безвiдривного режимiв обтiкання доведено iснування критичних значень об'єму або розмiрiв тiла. Суперкавiтацiйний режим є доцiльним лише для докритичних значень цих величин. Необхiднiсть компенсацiї сили Архiмеда для горiзонтального суперкавiтацiйного руху значно зменшує критичнi значення об'єму або розмiрiв тiла, що мають максимум при певнiй величинi швидкостi руху. Зроблено оцiнки опору тиску суперкавiтацiйних корпусiв при наявностi донної каверни та порiвняння з безвiдривним режимом обтiкання. Критичнi значення об'єму тiла мають максимум при певному значеннi швидкостi руху та рiзко зростають при збiльшеннi видовження тiла.

With the use of known analytic dependences for the slender axisymmetric cavity shapes after the slender or the non-slender cavitators, it was shown that the value of the volumetric drag coefficient and the similar coefficients, based on the squared values of the length and the caliber, can sufficiently be reduced at cavitation number smaller than 0.01. The smallest values of these drag coefficients correspond to the largest aspect ratios and the slender cavitators. Comparison of the drags of the supercavitating and unseparated flow patterns showed the existence of the critical values of the volume and sizes. The supercavitating flow pattern is preferable for the subcritical values of these parameters. For the horizontal supercavitation motion, the necessity of the Archimedes force compensation sufficiently diminishes the critical values of the vehicle volume or its sizes, which achieve maximum at a certain value of the motion velocity. In the case of the base cavity existence, the estimations of the supercavitating hull pressure drag and the comparison with the unseparated flow pattern are presented. The critical values of the body volume have maximum at a certain value of the movement velocity and drastically increase with the aspect ration increasing.