發(fā)布時(shí)間：2018-07-13 07:51

【摘要】：尾流自導(dǎo)魚(yú)雷具有很好的抗干擾能力和較高的導(dǎo)引精度,命中率高,毀傷效果好。但是目前對(duì)尾流自導(dǎo)魚(yú)雷缺乏有效的防御措施,發(fā)展尾流自導(dǎo)魚(yú)雷防御技術(shù)迫在眉睫。在現(xiàn)有的防御尾流自導(dǎo)魚(yú)雷的方法中,有一種消隱艦船尾流的方法,它以超聲場(chǎng)中氣泡的運(yùn)動(dòng)和融合作為基本理論基礎(chǔ),即利用超聲能量使艦船尾流中氣泡的大小、分布和密度發(fā)生改變,從而達(dá)到消除或者減少尾流自導(dǎo)魚(yú)雷對(duì)艦船尾流可探性測(cè)特征的目的。本文在此基礎(chǔ)上,采用試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,圍繞超聲作用下氣泡的運(yùn)動(dòng),不同參數(shù)對(duì)氣泡之間的次Bjerknes力的影響,以及超聲場(chǎng)中氣泡的融合理論進(jìn)行研究,具體內(nèi)容包括：1、當(dāng)超聲頻率為22.4kHz,超聲聲壓為10kPa-.40kPa時(shí),對(duì)氣泡在超聲場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明當(dāng)氣泡相距較遠(yuǎn)時(shí),氣泡之間的相對(duì)位置變化比較小；當(dāng)氣泡相距較近時(shí),氣泡之間的相對(duì)位置變化比較大。用兩個(gè)氣泡之間的相對(duì)加速度間接衡量氣泡之間的次Bjerknes力,得到氣泡之間的次Bjerknes力有一個(gè)作用距離閾值,即當(dāng)氣泡之間的距離小于一定程度時(shí),氣泡之間的次Bjerknes力才會(huì)發(fā)揮作用,而且當(dāng)兩個(gè)氣泡的半徑都小于共振頻率半徑時(shí),氣泡之間的作用距離閾值會(huì)隨著超聲聲壓的增大而增大。對(duì)兩個(gè)氣泡在不同頻率20kHz-100kHz作用下的運(yùn)動(dòng)做了試驗(yàn)研究,結(jié)果表明：在不同的超聲頻率下,氣泡的運(yùn)動(dòng)明顯不同,頻率比較高時(shí),氣泡之間的相對(duì)位置變化比較大,并且氣泡的運(yùn)動(dòng)與兩個(gè)氣泡的半徑和氣泡之間的相對(duì)距離密切相關(guān)。對(duì)在超聲聲壓為10kPa-120kPa,超聲頻率為20kHz-100kHz時(shí),氣泡融合的試驗(yàn)研究表明：在超聲聲壓為30kPa時(shí),氣泡接觸以后的形狀和氣泡之間的薄膜間隙變化不明顯,而在超聲聲壓為120kPa時(shí),氣泡的形狀變化特別明顯,尤其是可以明顯的觀(guān)察到氣泡之間薄膜間隙的變化。另外,在超聲頻率比較低時(shí),氣泡接觸以后,氣泡之間相對(duì)位置幾乎不發(fā)生變化,但是在高頻率時(shí),氣泡之間相對(duì)位置會(huì)圍繞兩個(gè)氣泡的中心而發(fā)生旋轉(zhuǎn)。2、采用耦合的氣泡振動(dòng)和移動(dòng)方程對(duì)超聲場(chǎng)中氣泡的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到兩個(gè)氣泡在超聲場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡,并對(duì)氣泡運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的力進(jìn)行了分析。當(dāng)氣泡之間的距離比較遠(yuǎn)時(shí),浮力和主Bjerknes力占主導(dǎo)作用；當(dāng)氣泡之間的距離比較小時(shí),次Bjerknes力將發(fā)揮比較大的作用。研究了超聲聲壓、超聲頻率、氣泡的初始半徑以及氣泡之間的距離對(duì)氣泡之間的次Bjerknes力的影響。當(dāng)兩個(gè)氣泡的半徑都小于或者都大于共振頻率半徑時(shí),氣泡之間的次Bjerknes力隨著聲壓的增大而增大；當(dāng)兩個(gè)氣泡的半徑處于共振頻率半徑之間時(shí),氣泡之間的力為排斥力,并且也隨著聲壓的增大而增大；當(dāng)兩個(gè)氣泡的半徑在共振頻率半徑之間,并且更接近于共振頻率半徑時(shí),氣泡之間的力在聲壓比較小時(shí)為吸引力,隨著聲壓的增大變?yōu)榕懦饬�。而超聲頻率、氣泡的初始半徑和氣泡之間的距離對(duì)兩個(gè)氣泡之間的次Bjerknes力的影響沒(méi)有明顯的趨勢(shì),同時(shí)對(duì)上述因素對(duì)氣泡之間的次Bjerknes力進(jìn)行理論分析,結(jié)果表明上述因素主要通過(guò)影響氣泡之間的振動(dòng)相位和振動(dòng)幅度而引起氣泡之間的作用力的變化。3、對(duì)不同超聲聲壓10kPa-100kPa和不同超聲頻率20kHz-100kHz作用下從試驗(yàn)中得到的氣泡融合時(shí)間與在沒(méi)有超聲作用下理論計(jì)算時(shí)間進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明在不同超聲聲壓作用下,氣泡的融合時(shí)間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在沒(méi)有超聲作用時(shí)的理論計(jì)算時(shí)間,并且兩個(gè)氣泡的融合時(shí)間會(huì)隨著超聲聲壓的增大而增大。而在不同超聲頻率作用下,氣泡的融合時(shí)間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在沒(méi)有超聲作用時(shí)的理論計(jì)算時(shí)間,但是氣泡的融合時(shí)間與超聲頻率頻率之間沒(méi)有看出明顯的趨勢(shì)。與在沒(méi)有超聲作用下氣泡的融合相似,兩個(gè)氣泡的半徑會(huì)影響氣泡的融合時(shí)間,并且兩個(gè)氣泡的融合時(shí)間與兩個(gè)氣泡的等效半徑成正比。在理論分析的基礎(chǔ)上對(duì)在超聲作用下影響兩個(gè)氣泡的融合兩個(gè)最重要因素進(jìn)行分析,結(jié)果表明,在不同聲壓和頻率作用下,兩個(gè)氣泡之間的次Bjerknes力和兩個(gè)氣泡的最大徑向速度都會(huì)影響氣泡的融合,并且兩個(gè)氣泡的融合時(shí)間會(huì)隨著兩個(gè)氣泡之間的次Bjerknes力和兩個(gè)氣泡的最大徑向速度增大而增大。超聲影響氣泡的融合主要原因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)氣泡振動(dòng)為同相時(shí),氣泡之間的液體薄膜間隙會(huì)變薄,而當(dāng)兩個(gè)氣泡振動(dòng)為異相時(shí),氣泡之間的液體薄膜間隙會(huì)變厚,這會(huì)破壞氣泡的正常排水過(guò)程,從而最終影響氣泡的融合。
[Abstract]:This paper studies the movement and fusion of bubbles in the wake of the ship by using ultrasonic energy . The results show that when the ultrasonic frequency is 22.4 kHz and the ultrasonic sound pressure is 10 kPa - . 40kPa , the motion of bubbles in the supersonic field is studied .
When the ultrasonic sound pressure is 10 kPa to 120 kPa and the ultrasonic frequency is 20 kHz to 100 kHz , the relative position between the bubble and the bubble increases with the increase of the ultrasonic sound pressure .
The effect of ultrasonic sound pressure , ultrasonic frequency , the initial radius of the bubble and the distance between the bubbles on the Bjerknes force between the bubbles is studied . The Bjerknes force between the bubbles increases with the increase of sound pressure when the radius of the two bubbles is smaller than or larger than the resonance frequency radius .
when the radius of the two bubbles is between the resonance frequency radii , the force between the bubbles is repulsive force and also increases with the increase of the sound pressure ;
The fusion time of bubbles is much larger than the theoretical calculation time under the action of ultrasound . The results show that the fusion time of bubbles is much larger than the theoretical calculation time in the absence of ultrasound .
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TJ630;U674.70

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 謝冰;超聲波作用下有機(jī)污染物的降解[J];水處理技術(shù);2000年02期

2 沈壯志;劉文強(qiáng);;Bjerknes力對(duì)微氣泡運(yùn)動(dòng)特性的影響[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年02期

3 陳春玉;;一種艦船尾流特征消除方法[J];魚(yú)雷技術(shù);2004年01期

4 王勇;林書(shū)玉;莫潤(rùn)陽(yáng);張小麗;;含氣泡液體中氣泡振動(dòng)的研究[J];物理學(xué)報(bào);2013年13期

5 胡靜;林書(shū)玉;王成會(huì);李錦;;超聲波作用下泡群的共振聲響應(yīng)[J];物理學(xué)報(bào);2013年13期

，

本文編號(hào)：2118689