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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 哈尔滨工业大学 主编 李隆球 国际刊号ISSN 0367-6234 国内刊号CN 23-1235/T

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引用本文:张孝石,王聪,曹伟,许昊.活性剂对水下航行体减阻特性的影响[J].哈尔滨工业大学学报,2017,49(4):137.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201511112
ZHANG Xiaoshi,WANG Cong,CAO Wei,XU Hao.Influence of surfactant on drag reduction characteristic of an underwater vehicle[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2017,49(4):137.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201511112
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活性剂对水下航行体减阻特性的影响
张孝石,王聪,曹伟,许昊
(哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001)
摘要:
为减小水下航行体的阻力,研究通活性剂溶液的水下航行体湍流减阻的流动特性.通过从航行体头部向航行体边界通活性剂溶液的方法,分别对不同质量浓度和不同速度情况进行减阻实验研究,并分析了不同攻角下活性剂溶液对阻力和升力的影响.实验中活性剂溶液质量浓度分别为200、400、600、800和1 000 mg/L,流速为4~10 m/s,对比分析了阻力系数.实验结果表明:在活性剂溶液质量浓度为200 mg/L时航行体减阻效果较弱,当活性剂溶液质量浓度增加到1 000 mg/L时,减阻百分比高达40.8%;在活性剂质量浓度为1 000 mg/L时,当水流速度从4 m/s逐渐增大到10 m/s,减阻百分比在12.5%和40.8%之间变化;活性剂对有攻角的航行体仍然有减阻效果并且对升力产生较小影响.
关键词:  水下减阻  活性剂  航行体模型  水洞实验  升力
DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201511112
分类号:TV131.32
文献标识码:A
基金项目:黑龙江省自然科学基金(A201409)
Influence of surfactant on drag reduction characteristic of an underwater vehicle
ZHANG Xiaoshi,WANG Cong,CAO Wei,XU Hao
(School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)
Abstract:
To reduce the drag of underwater vehicle, experiment is carried out to study the turbulent drag-reducing of underwater vehicle injected with surfactant in a water tunnel. For the experimental work presented here, surfactant is injected from the head of the vehicle. The drag reduction (DR) of surfactant as a function of fluid velocity and surfactant concentration are investigated. The influences of the surfactant on the lift-force and drag-force with different attack angle are analyzed. Surfactant solutions at different concentrations, namely 200, 400, 600, 800 and 1000 mg/L, are used to examine the influence of surfactant on drag coefficient. The flow velocities are set between 4 and 10 m/s. The present results show the DR effect is weak when the surfactant concentration is 200 mg/L. With the increase of the surfactant concentration to 1 000 mg/L, the drag coefficient is reduced by about 40.8%. The DR ratio ranges between 12.5% and 40.8% at all flow velocities up to 10 m/s from 4 m/s when the surfactant concentration is 1 000 mg/L. With the increase of surfactant concentration, the drag coefficient of the vehicle with angle of attack is also reduced and there is slight effect on the lift-force coefficient.
Key words:  drag reduction  surfactant  vehicle model  tunnel experiment  lift-force

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