模拟尾流气泡幕中的声速

【摘要】针对尾流的研究可以用于船舶的侦测与性能分析,同时也可将尾流性质应用于其他可以产生尾流的物体,如鱼群等。本文通过流体力学理论来分析舰船尾流气泡幕的声学特性,建立模型模拟船舶尾流气泡幕中气泡形成到湮灭的整个过程,计算分析模拟尾流气泡幕模型的气泡率,并分析气泡率与各项参数之间的联系,最终利用相位干涉法测量气泡幕中的声速,分析气泡率与气泡幕中声速的关系。为声学测量气泡率乃至声学探测船舶尾流、鱼群提供理论依据。该研究具有重要的军事和民用价值,为在理论上讨论利用声学探测船舶尾流或鱼群尾流信息提供重要的理论依据,并为后续鱼雷声学尾流自导,鱼群探测与追踪等研究奠定基础,本文的研究内容主要包括一下几个方面。第一,利用自行研制级联式气泡发生装置模拟生成船舶尾流气泡幕,由此建立理论模型,进而对气泡运动学特性进行分析与研究。并通过气泡产生,上浮与湮灭过程的研究,经过流体力学理论的计算得出气泡的上浮时间,由此得出实验室尾流气泡幕的气泡率。经测定气泡率从0.115上升到0.155的过程中,气泡幕范围内声速由1812.90m/s下降到1500.97m/s。第二,利用调整模拟生成的尾流泡幕中各项参数,分析各项参数对于产生尾流气泡幕的气泡率的影响。第三,利用相位干涉法测量模拟气泡幕中的声速,本文中将针对各种水域条件下的气泡幕进行模拟,使实验数据可以广泛应用于淡水与海水之中。并利用调节温度的方式来模拟不同纬度条件下各个水域中气泡幕中模拟尾流气泡幕的声学特性。实际实验测量声速的过程中,盐度较大的水域尾流气泡幕中声音速度较高,而温度对实验的影响正好相反,温度较低的部分具有较高的尾流声速。
【作者】李旭东；
【导师】张建生；
【作者基本信息】西安工业大学，光学，2014，硕士
【关键词】尾流；气泡幕；气泡率；海水；声速；

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