超空泡射弹波浪环境入水空化流场特性研究

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依靠超空泡减阻技术,超空泡射弹在入水航行一段距离后仍可保持较高的速度,从而实现对水下目标的有效打击,因此超空泡射弹也成为了各国水下武器研究的热点。目前针对超空泡射弹静水环境入水问题的研究较多,但针对波浪环境入水问题的研究较少。随着两栖枪械地位的日益凸显,针对波浪环境超空泡射弹的入水问题开展研究,更加符合武器作战的实际情况,并具有重大的工程意义。因此,本文主要围绕超空泡射弹波浪环境入水空泡流动与运动特性开展研究,分别从超空泡射弹波浪环境多相耦合力学特性预测方法研究、超空泡射弹静水环境入水空泡流动与运动特性研究、超空泡射弹波浪环境多相耦合力学特性研究等几方面开展深入研究,主要的研究内容及研究成果如下:(1)超空泡射弹波浪环境多相耦合力学特性预测方法研究。基于RANS方程、Schnerr-Sauer空化模型、Realizable k-ε湍流模型、一阶正弦波理论,采用重叠网格技术,建立了波浪环境超空泡射弹多相耦合力学特性数值计算模型;搭建了超空泡射弹入水实验平台,将实验数据与计算数据进行对比,对数值方法的有效性进行了验证。(2)超空泡射弹静水环境入水空泡流动与运动特性研究。基于ANSYS FLUENT软件,分别针对不同入水速度、不同入水攻角及不同入水角度下的超空泡射弹入水过程进行了计算,得到了超空泡射弹入水空泡云图、水动力特性曲线等数值计算结果,并分析了运动参数对超空泡射弹静水环境空泡流动与运动特性的影响。(3)超空泡射弹波浪环境多相耦合力学特性研究。开展了波浪环境不同入水速度、不同入水攻角下的数值计算,并针对超空泡射弹在波浪环境多次出入水的情况开展了研究。通过对比分析波浪环境与静水环境超空泡射弹入水空泡云图、水动力特性曲线等计算结果的异同,揭示了波浪环境对超空泡射弹入水空泡流动与运动特性的影响机理。相关研究成果可以为提高两栖枪械的有效射程和射击精度提供一定的理论依据,具有重要的实际应用价值。
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