水中多连发射弹的超空泡流动问题来源于水下枪炮的连续发射、反潜火箭对同一位置的连续攻击、潜射导弹等海战背景,具有很强的工程应用价值。超空泡射弹连续高射频发射时,由于射弹彼此形成的超空泡流场相互作用、影响,引起了复杂的水动力特性,使得超空泡射弹的运动特性受到干扰,这与水中单发射弹的超空泡有很大的区别,它既包含单发射弹的超空泡流动特性,又有自身特殊的复杂性。迄今为止,这些问题很少被人详细研究过。本文采用数值模拟和理论分析相结合的方法对水中多连发射弹的超空泡流动特性进行了系统深入的研究,重点分析了超空泡彼此之间的相互作用规律。主要研究内容如下:(1)建立了适用于求解水中多连发射弹超空泡流动问题的数值计算方法,并进行了有效性验证。基于求解混合介质的雷诺时均的Navier-Stokes方程(RANS),引入VOF多相流模型、RNG k-ε的湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型,建立了计算近自由面两连发射弹超空泡流动的数值计算方法,并与文献中的实验结果进行了对比,两者吻合较好,证明了该数值计算方法的可靠性。在上述数值计算方法的基础上,通过UDF和动网格技术实现了射弹的运动方程与流体的雷诺时均的N-S方程耦合求解,建立了可求解水下两连发和三连发射弹水平运动、两连发射弹出入水过程中流场和运动参数的数值计算方法,将计算结果与文献中的实验结果进行了对比,两者吻合较好,从而验证了该数值计算方法的可靠性。(2)开展了水下两连发和三连发射弹水平运动过程的超空泡流动特性研究,发现了连发射弹非定常超空泡演化的一些新现象,获得了超空泡的演化规律,给出了连发射弹超空泡速度场和压力场的分布,分析了超空泡流场彼此之间的相互影响规律,揭示了尾空泡的溃灭机理,结合超空泡的演化规律,分析了超空泡演化过程对连发射弹流体动力特性和运动特性的影响,得到了不同初始空化数条件下水下两连发射弹的超空泡演化特性、流体动力特性及其运动特性。研究表明,受前一发射弹超空泡流场的影响,后一发射弹能够进入到前一发射弹的超空泡内部并且最终两发射弹发生追尾碰撞。(3)对近自由面两连发射弹诱导的超空泡流动进行了研究,获得了近自由面两连发射弹的超空泡演化特性和流场分布特性,分析了自由面对超空泡发展的影响及其超空泡彼此之间的相互作用规律,讨论了两连发射弹超空泡的兴波效应,探究了不同水位、空化数对两连发射弹超空泡流动特性的影响规律。研究发现,超空泡演化经历了空泡各自独立发展、前发射弹超空泡尾部溃灭、后发射弹超空泡头部变形、两个超空泡互相融合与分离、尾空泡溃灭等过程;当射弹非常接近自由面时,超空泡发展过程中还发生了空泡尾部上方水层破碎,出现了通气超空泡的现象。(4)针对两连发射弹入水问题,获得了两连发射弹入水的超空泡演化特性、入水过程的流场变化规律及其射弹的流体动力特性,分析了入水空泡流场彼此之间的相互影响规律,结合超空泡演化规律,分析了超空泡演化过程对两连发射弹入水速度衰减、入水深度变化的影响,探究了射弹间距对两连发射弹入水的影响。研究表明,后发射弹入水撞击阶段受到的冲击载荷比前发射弹的小,前、后发射弹各自诱导的空泡相互融合成1个空泡,后发射弹最终完全被超空泡包裹。(5)针对两连发射弹出水问题,重点研究了前发射弹的超空泡流场对后发射弹空泡流场的干扰规律,获得了两连发射弹的超空泡演化特性、射弹及超空泡周围的流场变化以及射弹的流体动力特性,分析了超空泡演化过程对两连发射弹运动的影响。研究表明:前发射弹诱导的超空泡遇到自由液面后被剥离在水面下,而前发射弹甩掉水层后进入到空气中飞行,在前发射弹剥离的超空泡的影响下,后发射弹会发生脱离自身超空泡、进入前发射弹超空泡、超空泡溃灭、生成新的局部超空泡等行为。基于本论文的研究结果,将能为分析更复杂工况下的流场提供必要的支撑,也可为相关工程设计提供一定的参考。