本发明涉及水下航行器的空化器领域，特别涉及一种圆锥形空化器的设计方法。
背景技术：
对于空化过程的主要特征，knapp是这样描述：当液体内的压力在恒温下由于某种原因降低，然后达到了某种状态，此时蒸汽空泡或者充满气体或蒸汽的空穴开始出现并生长，空泡或空穴的生长是爆炸性的，这一过程称为空化。空化现象是人类生活与工程应用上经常发生的一种物理现象，按照物体与液体相对运动时的空化状态可分为：非空化状态、临界空化状态、局部空化状态与超空化状态。
水下航行器是一种航行于水下的航行体，其能够完成水下勘探、侦测甚至是军事上的进攻防守等任务。当今海洋开发日益重要，水下航行器越来越得到各个国的重视，无论是在民用还是在军用上，都扮演着重要的角色。长期以来水下航行体的航速一直较低，原因有：航行阻力大；若提高航速，航行体表面局部压力降至水的饱和蒸气压，出现空化现象，带来振动、噪声和剥蚀等不良后果，造成难以预计的经济损失。俄罗斯研究者经长期研究，提出利用超空泡减小水下航行体的阻力，把水下航行体基本包括在巨大空泡中，使得航行体表面附近液体介质变为气体，由于空气阻力远小于液体阻力，从而降低了航行体行程阻力，并且避免了空化带来的不良影响。现在在航行体头部安装具有扩张锐角外形的空化器，形成包裹航行体的腔体，是较为常用的人工通气超空泡生成方法，容易生成稳定光滑的空泡表面。
专利公开号为“cn104590481a”号的中国发明专利公开了“组合式空化器”，在该发明专利中，发明人给出一种组合式空化器，其包括圆锥体部分和圆锥台部分，前段为圆锥体部分，后段为圆锥台部分的结构设计。专利公开号为“cn105352704a”号的中国发明专利公开了“一种可变锥角的圆锥空化器”，在该发明专利中，发明人给出空化器安装在航行体的头部，包括一固定圆盘和多个滑动圆盘的结构设计方法。但是他们并没有给出空化器相关参数关于不同航行体直径大小的具体设计方法。
技术实现要素：
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种圆锥形空化器的设计方法，通过改善圆锥形空化器的重要参数设计方法，有效实现降低航行体的运行阻力、降噪，提高水下航行体航速。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种圆锥形空化器的设计方法，圆锥形空化器圆锥体顶角αz为：
其中：
αz—圆锥形空化器圆锥体顶角，单位：度；
dz—圆锥形空化器圆锥体底面直径，单位：mm；公式为：
dz＝0.277d1.04
hz—圆锥形空化器圆锥体高度，单位：mm；公式为：
d—航行器直径，单位：mm。
进一步，所述圆锥形空化器圆柱体截面直径dy为：
其中：
dy—圆柱体截面直径，单位：mm；
hz—圆锥形空化器圆锥体高度，单位：mm。
进一步，所述圆锥形空化器圆柱体高度hy为：
hy＝1.314dy1.005
其中：
hy—圆锥形空化器圆柱体高度，单位：mm；
dy—圆柱体截面直径，单位：mm。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的圆锥形空化器的设计方法，不但给出了圆锥形空化器的不同结构参数的精确设计方法，还有效解决了水下航行体在水中阻力大、航速较低的问题，并且避免了航行体表面局部空化带来的经济损失。
附图说明
图1为本发明所述圆锥形空化器剖面图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，一种圆锥形空化器的设计方法，根据已知的航行器直径d，则圆锥形空化器圆锥体顶角αz为：
其中：
αz—圆锥形空化器圆锥体顶角，单位：度；
dz—圆锥形空化器圆锥体底面直径，单位：mm；公式为：
dz＝0.277d1.04
hz—圆锥形空化器圆锥体高度，单位：mm；公式为：
d—航行器直径，单位：mm。
进一步，所述圆锥形空化器圆柱体截面直径dy为：
其中：
dy—圆柱体截面直径，单位：mm；
hz—圆锥形空化器圆锥体高度，单位：mm。
进一步，所述圆锥形空化器圆柱体高度hy为：
hy＝1.314dy1.005
其中：
hy—圆锥形空化器圆柱体高度，单位：mm；
dy—圆柱体截面直径，单位：mm。
本发明采用精确公式设计法计算圆锥形空化器水力设计，使得水下航行体在超空泡中航行，有效实现降低航行体的运行阻力，达到降噪效果，提高水下航行体航速。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。