海防是国家的重要保障,作为一个亚洲强国,我国应加强海防力度,增强对海洋防护军备和武器系统的研究工作。高速入水过程涉及到的复杂流场是高速跨介质导弹、超空泡鱼雷等武器的理论基础,具有重要的工程意义。本文采用数值模拟的方法,对横流条件下小型运动体高速垂直入水过程流场特性和运动体的运动特性进行分析与研究,主要研究内容和成果如下:基于均质平衡流理论,引入VOF多相流模型,选取Schnerr and Sauer空化模型和realizable k-ε湍流模型,采用重叠网格技术,提出了小型运动体垂直高速入水数值计算方法,并与文献中的弹道和空泡形态公式进行对比,验证了数值方法的有效性。开展无横流条件下运动体高速垂直入水过程多相流动特性研究,获得了入水速度和结构密度对弹道特性和流体动力的影响规律。运动体的入水速度和运动体密度越大,入水深度越大。撞击阶段阻力系数峰值随入水速度的增大而增大,而水下稳定阶段阻力系数受入水初速度和运动体密度因素的影响不大。运动体头部中点压力峰值与入水速度有直接关系,入水速度越大,压力峰值越大。开展横流条件下运动体高速垂直入水过程多相流特性研究,分析了入水过程中的流场特性、入水弹道特性和空泡发展规律。横流的存在导致运动体头部压力分布不均匀,柱段两侧的水蒸气含量不均导致侧向压差的存在,运动体发生侧向运动和偏航运动,且侧向运动和偏航运动具有关联性;横流对背流侧的空泡有促进作用,对迎流侧的空泡有抑制作用。获得了入水速度和横流速度对空泡形态、流场结构和流体动力的规律。入水速度和横流速度分别影响空泡形态纵向和横向的发展。入水速度越大,压力峰值越大;而横流速度越大,头部压力分布越不均匀。入水初速度越小,横流速度越大,在相同时刻横流对运动体的侧向运动和偏航运动影响越大。