反潛飛彈、魚雷、深水炸彈、水雷等物體從空中經過水麵進入水中的過程。
基本介紹
- 中文名：入水
- 外文名：water entry
入水問題是液體動力學中具有重要軍事意義的研究課題。任何物體入水都經歷撞水過程。物體撞水時，同物面接觸的水和物面附近的水突然開始運動，加速度很大。由於水的密度大，水對物體的附連質量大，所以在入水的瞬時物體受到遠比一般繞流大得多的水動力作用。入水初期，物體的濕水面積迅速增加，如果入水速度比較大，則會出現比較穩定的空泡分離線，水與物面分離，入水空泡開始形成。如果物體頭部具有光滑的流線形，空泡分離線的位置和形狀變化就多，入水彈道的變化也多；與此相反，鈍頭物體空泡分離線的位置和形狀就比較固定和規則化，彈道也很少受隨機因素的影響。物體斜入水時，物面下側首先與水接觸，作用於物體濕水面上的水動壓力產生一個相對於物體重心的力矩（除非濕水面是以物體重心為中心的球面的一部分），引起物體俯仰角速度的急劇變化，這種現象叫做忽撲(whip)。由上述力矩引起的平頭物體的忽撲使物體頭部向下，而凸頭-（如半球形頭和橄欖形頭）物體的忽撲使物體頭部向上。忽撲也可由物體頭部的低壓（入水蒸汽空泡）引起。物體頭部的形狀和物件相對於空泡的位置不同，物面上的壓力分布也就不同。在某些入水條件下，不對稱的低壓區可能位於入水空泡分離點前面。物體頭部一側是低壓區，另一側是空氣。其間的壓力差等於大氣壓力與水的蒸汽壓之差。持續時間長的大低壓區，會產生很大的忽撲。
物體進入水中後的一段時間內，空泡會與大氣相通，空氣不斷填補入水物體的後部空間，空泡繼續增大，其中部分是空氣，部分是蒸汽。隨著空泡增大，物體受到的浮力也增大。空泡寬度是由物體向水的能量傳遞速率決定的，因此，空泡增長速率決定於物體的形狀（與阻力係數相關）和速度，決定於物體相對空泡的位置。物體在空泡中的方位影響物體軌道的形狀。
入水空泡發展的下一步是空泡閉合，水面上的空氣不再進入空泡。入水初始條件（如弗勞德數
、質量數
和入水角，其中Uo為入水初速度；m為物體質量，L為物體特徵長度；ρ為水的密度，g為重力加速度）和飛彈，液體、氣體的力學參數，決定空泡閉合是先在水面發生，還是先在水下發生。當決定空泡閉合的力（水靜壓力，空氣在空泡中流動的動壓力和表面張力）占主導地位時，空泡開始變狹、頸縮、最後閉合。噴濺從空中落回，影響空泡的水面閉合。空泡閉合時，向內運動的水互相碰撞，產生向上和向下的水射流。空泡水下閉合時產生的射流很強，向上射流的速度可大於物體的運動速度，向下射流可以使空泡泡壁變形，或者打到物體土改變物體的軌道。
空泡閉合後，隨著物體繼續運動，空泡或者由於水流的挾帶作用而逐漸減小以至完全消失，或者突然從物體表面骨脫。空泡突然不對稱地滑脫，可以引起物體運動方向的改變。空
方向的改變。空泡消失後，入水物體開始進入全沾濕運動。一般情況下，此時物體已離水的自由面較遠，自由面對流動的影響可以不計，流動已是無界的。
