Study on Fluid Dynamic Effect of Supersonic Flight over the Ocean on Undersea Environment

超音速飞越海洋流体动力对海底环境的影响研究

基本信息

  • 批准号:
    08651086
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In the environmental problems of the supersonic transport, the influence of the shock wave or sonic-boom on the undersea environment has not been well understood. It is necessary to clarify the characteristics of the underwater pressure field induced by the shock wave traveling over the water surface. In the present study, the propagation of the shock wave in the separated gas-liquid layer is experimentally and numerically investigated.In the experiments, the normal shock wave generated by the shock tube propagates in the separated gas-liquid layer of a horizontal duct with a step of the water tank. Results show that : 1) the propagation of the normal shock wave in the air is hardly affected by the presence of the water, 2) the interaction between the precursor wave and the main wave may cause strong pressure oscillation in the water, and 3) the oscillatory nature of the underwater pressure depends on the acoustic velocity and depth of the water.In the computation, the separated gas-liquid layer is solved in a unified manner by using the CIP-CUP method. Both the shock wave in the air and the oscillatory pressure wave in the water are captured and qualitative agreement with the experiments is obtained. Results show that the boundary condition at the wall and evaluation of the acoustic velocity are quite important in predicting the underwater pressure wave.It is pointed out by the present study that the magnitude of the induced pressure wave in the water may be larger than the pressure jump across the shock wave in the air and that the influence of the supersonic flight over the ocean on the underwater pressure field should be considered in the assessment of the environmental problems of the supersonic transport as well as the sonic-boom at the overland flight.
在超声速运输的环境问题中,冲击波或音爆对海底环境的影响一直没有得到很好的认识。澄清激波在水面上运动所引起的水下压力场的特性是必要的。本文对激波在分离气液层中的传播进行了实验和数值研究。在实验中,激波管产生的正常激波在与水箱有台阶的水平风管的分离气液层中传播。结果表明:1)正常激波在空气中的传播几乎不受水的影响;2)前驱波与主波的相互作用可能引起水中强烈的压力振荡;3)水下压力的振荡性质取决于水的声速和深度。在计算中,采用CIP-CUP方法对分离的气液层进行统一求解。捕获了空气中的激波和水中的振荡压力波,与实验结果定性一致。结果表明,在水下压力波的预测中,壁面边界条件和声速的计算是非常重要的。研究指出,水中诱导压力波的大小可能大于空气中激波的压力跳变,在评估超声速运输的环境问题和陆上飞行的音爆时,应考虑超声速飞越海洋对水下压力场的影响。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kojiro Suzuki: "Performance of CIP Method in Supersonic/Hypersonic Flow Computation" Preprints of Second Asia Workshop on Computational Fluid Dynamics. 171-176 (1996)
铃木小次郎:《CIP 方法在超音速/高超音速流动计算中的性能》第二届亚洲计算流体动力学研讨会预印本。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Kojiro Suzuki: "Performance of CIP Method in Supersonic / Hypersonic Flow Computation" Preprints of Second Asia Workshop on Computational Fluid Dynamics. 171-176 (1996)
铃木小次郎:《CIP 方法在超音速/高超音速流动计算中的性能》第二届亚洲计算流体动力学研讨会预印本。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Kojiro Suzuki and Tadaharu Watanuki: "Study on Underwater Pressure Environment Induced by Shock Wave Traveling over Water Surface" Proceedings of JSASS International Sessions in 36th Aircraft Symposium. 721-724 (1998)
铃木小次郎和渡贯忠治:“冲击波在水面传播引起的水下压力环境研究”第36届飞机研讨会JSASS国际分会论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Kojiro Suzuki: "Study on Underwater Pressure Environment Induced by Shock Wave Traveling over Water Surface" Proceedings of JSASS International Sessions in 36th Aircraft Symposium. 721-724 (1998)
铃木小次郎:“冲击波在水面传播引起的水下压力环境研究”第36届飞机研讨会JSASS国际分会论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
鈴木宏二郎: "水面上を伝播する衝撃波に誘起される水中圧力場に関する研究" 平成9年度衝撃波シンポジウム講演論文集. (印刷中). (1998)
铃木小次郎:“冲击波在水面传播引起的水下压力场的研究”冲击波研讨会论文集 1997。(出版中)。
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  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    Kojiro Suzuki

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知道了