有限長(zhǎng)水翼在側(cè)斜來(lái)流中激振力響應(yīng)函數(shù)研究

蒲汲君，周其斗，劉文璽

（海軍工程大學(xué) 艦船工程系，武漢430033）

0 引 言

水翼在湍流中的非定常升力一直以來(lái)受到許多學(xué)者的關(guān)注和研究[1]。而響應(yīng)函數(shù)則是聯(lián)系水翼受到的沖擊脈動(dòng)和環(huán)境湍流的重要方程。Sear[2]基于薄翼，無(wú)限展長(zhǎng)和單向波數(shù)的假設(shè)得到了著名的傳遞函數(shù)Sear 函數(shù)。基于此理論，Liepmann[3]推導(dǎo)了在湍流脈動(dòng)中無(wú)限長(zhǎng)水翼的沖擊響應(yīng)公式，在此過(guò)程中，他忽視了湍流展長(zhǎng)方向的變化，認(rèn)為水翼的沖擊響應(yīng)只是簡(jiǎn)單線性湍流脈動(dòng)的結(jié)果。

隨后，Ribner[4]提出將簡(jiǎn)單的一維湍流波疊加以后可以得到二維湍流波模型。 在此基礎(chǔ)上，Liepmann[5]，Diederich[6]等人研究了三維有限長(zhǎng)水翼在同向均勻的湍流中受力問(wèn)題，他們認(rèn)為可以使用二維Sear 函數(shù)作為傳遞函數(shù)來(lái)研究有限長(zhǎng)水翼問(wèn)題，這種方法也被稱為二維薄片理論。Etkin[7]發(fā)現(xiàn)薄片理論并不是在所有時(shí)候都同樣適用，在弦長(zhǎng)尺寸與湍流尺度相比相似或更大的情況下，二維Sear 函數(shù)不再適用。Larose 和Mann[8]，Larose[9]等人也在隨后的研究中證明了此觀點(diǎn)。

Graham[10]和Fiotas[11]考慮了三維湍流流域，在Sear 函數(shù)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了三維傳遞函數(shù)，其中Fiotas[12]將計(jì)算得到的傳遞函數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)有較大偏差。而Jackson 等人[13]運(yùn)用Graham 推導(dǎo)的傳遞函數(shù)，則得到較好結(jié)果。Diederich[6]，Hakkinen[14]，zhong[15]，Massaro[16]和Li[17]進(jìn)行了截面不規(guī)則時(shí)水翼的非定常升力研究。

在這篇論文中，介紹了有限長(zhǎng)水翼的響應(yīng)公式，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了來(lái)流速度存在攻角和斜角下水翼的響應(yīng)公式。表1 給出了本文所用到的符號(hào)及定義。

表1 符號(hào)及定義Tab.1 List of symbols and definition