超空泡技术是目前水下减阻最有效的方法之一,其减阻量高达90%。随着现代海战对武器速度及快速机动能力要求的提高,超空泡减阻技术将对水下兵器的发展产生革命性的影响。论文以超空泡航行体为对象,重点研究了可机动超空泡航行体流体动力外形设计方法,开展了空化水翼和超空泡航行体流场数值模拟,研究了超空泡航行体水动力特性变化规律,主要研究内容和成果如下:基于VOF多相流模型,推导了空化流场数值模拟控制方程组;基于OpenFOAM开源软件平台编译了PANS湍流模型,完成了模型验证。设计了一种新型组合超空化翼型。设计翼型由楔形翼尖与矩形翼身组合而成。相对于传统楔形翼和改进楔形翼,设计翼型空泡脱体点较为稳定,大攻角情况下,设计翼型升阻力有较大提高。基于超空泡基本原理及主要性能指标提出了超空泡航行体流动外形设计方案,完成了空化器、航行体主体外形及控制面外形设计与布局。应用数值模拟方法对本文设计超空泡航行体进行了全流场数值模拟。研究了航行体加速段空泡形态发展过程及水动力特性。分析了巡航段小攻角机动对航行体空泡外形及水动力特性的影响,分析了尾部控制面与主空泡相互作用,为超空泡航行体总体设计提供了理论依据。论文基于数值模拟方法对超空泡航行体流体动力外形设计布局及水动力特性进行了较为系统的研究,研究工作可为水下高速超空泡航行体设计提供一定的技术基础。