考虑单气泡运动特性的舰船尾流气泡分布研究

为从理论上分析舰船远程尾流中的气泡分布特征,首先研究了单个气泡在远程尾流中的运动特性及影响要素,重点考虑了上浮速度与传质速率这两个相互影响的耦合因素,构建了完整描述远程尾流场中单气泡上浮运动全过程的动态耦合数学模型;进而利用该模型结合统计分析的思想,提出了一种计算舰船远程尾流场中气泡群整体存留时间、相对数密度和尺度分布...     

航速对舰船气泡尾流几何特性的影响

为了了解航速对舰船气泡尾流几何特性的影响,探索不同尺度的气泡在尾流中的作用规律,为气泡尾流的声探测以及鱼雷的尾流自导提供理论依据,该文采用抛物化的雷诺平均纳维斯托克斯（PRaNS）方程、气泡输运方程及k-ε两方程湍流模式,对2类典型船型的远场气泡尾流场进行了建模与分析,数值估算了舰船尾流中气泡数密度的分布特征,比较了不同航速下气泡尾流几何特性的差异,并与实测结果进行了比较,二者吻合得较好。计算结果表明,航速对气泡尾流的几何分布形状影响不大,但对尾流中气泡浓度的大小影响明显。航速越大,相同尾龄时的气泡数密度也越大,尾流特征越明显;在尾流不同尺度的气泡中,半径10μm的气泡尾流浮升角最大;半径52μm的气泡尾流浮升角最小,半径30~50μm的气泡存活时间最长,所以对气泡尾流的探测应以半径30~50μm的气泡为主。     

水面舰船尾流电导率特性与海水温度和气泡分布的关系研究

为了对水面舰船尾流的电导率特性受海水温度和气泡分布的综合影响进行理论分析和计算,在建立物理模型和数学模型时,对于具有垂直温度梯度的海水中水面舰船的气泡尾流,假设检测尾流的电导率探头极间的气泡分别呈任意分布和均匀分布,获得了海水温度、气泡半径、气泡数密度及气泡分布方式对非尾流区海水电导率与尾流电导率之差δK的综合影响规律。结果表明,不论探头极间的气泡呈何种分布,当海水温度变化范围为10~16℃、气泡半径小于100μm、气泡数密度为2.16×108~6.4×1010颗/m3时,δK都随着海水温度升高或气泡半径增大或气泡数密度增加而增大;在海水温度和气泡半径及气泡数密度都给定的条件下,探头极间的气泡分别呈任意分布和均匀分布所对应的δK相差很大,后者约为前者的2.6倍。     

一种舰船尾流特征消除方法

介绍了一种减少海水中微气泡数量以消除舰船尾流特征的方法，采用超声波能量发射到海水中舰船尾流存在的区域，频率为0．5～2．5MHz范围内某个单频超声波。     

尾流中双气泡声学特性的有限元分析

舰船尾流的声学特性是尾流的主要特性之一,而气泡是形成尾流声学特性的主要原因。通过对尾流单个气泡的主动声学特性分析,建立了气泡的弹性球壳主动声反射/散射特性模型。结合对不同半径气泡声学特性及气泡在尾流中分布的分析,建立了双气泡的结构模型。通过有限元分析模型在周期载荷作用下位移随频率的变化,得到气泡的谐振频率,计算双气泡在主动入射声源作用下的场点分布,得到双气泡的主动声反射/散射特性。     

水面舰船尾流的遥感研究

本文介绍了国外近１０年来在水面舰船尾流遥感方面的研究成果，包括图像分析、机理研究等，揭示了尾流的一些独特现象，简要分析了这些研究对今后尾流水下探测技术的潜在影响和意义。     

尾流中多气泡模型及有限元分析

舰船尾流的声学特性主要由分布其中的气泡声学特性决定。分析尾流中气泡的分布,根据气泡的数密度及半径分布,建立了尾流中双气泡的结构模型,并在此基础上,利用有限元方法和分析软件建立了尾流中多气泡的有限元模型,分析模型在周期变化载荷作用下的压力分布和结点位移变化,模拟气泡在尾流中的环境,引入点声源主动入射下的声场分析,模拟尾流在实验室条件下的主动声特性,从而综合得到舰船尾流的主动声特性。     

舰船热尾流特性的试验研究

本文所介绍的实验通过对实船尾流中的温度分布测量、船模在水槽中稳定热分层环境下运动后留下的尾流中的温度测量及红外摄像,研究了双螺旋桨驱动舰船在二种速度运动下,螺旋桨相对向内旋转、向外旋转及螺旋桨不工作时舰船尾流中的温度分布与扩展规律,以便为鱼雷热尾流自导技术或与其相关的复合自导技术提供依据。     

舰船尾流场激：光位移探测技术研究

舰船尾流场中的大量微气泡会使通过它的激光产生比普通海水强烈得多的散射效应,尾流场中微气泡的前向散射占主导地位,且在一定入射波长下,相对散射光强与气泡半径呈线性关系,气泡半径越大,对激光的散射越明显,这样照射到接收器上的光斑位置就会发生偏移,通过对接收器上光斑中心位置的计算,可以达到探测尾流场的目的。试验结果表明,当激光束穿过模拟尾流区域时,光斑中心距源点距离将发生明显变化,其方差将增大几倍到几十倍,通过检测激光束位置的偏移量为尾流的探测提供了一种途径。     

一种基于偏振特征的激光尾流探测方法

对激光经气泡、水体散射后偏振特征的变化进行理论分析,研究舰船尾流的几何模型和气泡分布规律,提出了一种基于偏振特征的激光尾流探测方法。利用偏振光探测优势对探测器进出入气泡尾流的舷别信息进行分析,对所提出的方法进行了可行性实验研究。实验结果表明：偏振光探测装置可有效地分辨尾流区和非尾流区的散射光回波信号;当激光通过不同尺度、不同密度气泡区域时,探测器接收到的回波信号亦不同,且信号特征有规律可循。该方法能初步对尾流的舷别信息进行甄别,为尾流自导鱼雷探测舰船尾流从而进行目标跟踪提供了依据。     

水面舰艇对抗尾流自导鱼雷的措施及尾流自导鱼雷的对策

综合阐述了水面舰艇对抗尾流自导鱼雷的措施及尾流自导鱼雷的对策，详述了水面舰艇对抗尾流自导鱼雷的2种措施：尾流特征抑制和制造假尾流。尾流特征抑制包括尾流气泡合并法和尾流能量吸收法。在气泡合并法中应将换能器（或基阵）拖放到舰船螺旋桨尾流初始扩展结束、舰艏尾流和湍流边界层尾流的汇合处。能量吸收法吸收螺旋桨尾流中的机械能。这2种方法降低了尾流中微气泡数量，现有尾流自导鱼雷很难与之对抗。鉴于尾流自导鱼雷应能识别真假尾流，考虑真假尾流中气泡群运动特性的差异，建议用估计尾流回波瞬时频率均值的方法鉴别真假尾流，可在现有尾流自导系统中增加尾流识别电子部件，并补充修改工作程序和弹道程序，提出对抗假尾流的2个弹道设计原则。     

基于退偏效应的尾流激光探测与寻迹方法

利用不同尺度气泡与海水介质对激光散射后退偏状态的差异性进行尾流检测并实现尾流寻迹。仿效声尾流导引的模式,通过尾流中不同密度、尺寸气泡群与海水水体的分辨达到对尾流边缘区域的识别。试验结果表明,本文的方法能够有层次地分辨不同密度、尺度气泡散射体和海水介质的回波信号,并反映出气泡密度对散射光退偏效应的敏感性。试验结果具有一定的规律性,表明该方法可以实现探测器对进出尾流的甄别。