空心弹是一种新型的超音速弹药,具有阻力小、速度高等优点,在航空与防空弹药领域都具有广阔的应用前景。因此,开展对空心弹的研究具有十分重要意义。本文运用CFD++软件选取S-A粘性方程与AUSM+数值格式,对常见超音速流动等进行数值模拟,验证了计算方法的正确性。在此基础上,对直径30mm,长度80mm空心弹的阻塞及弹托分离流场与气动力进行了数值研究。论文研究内容以及研究成果如下:通过数值仿真的方法,研究了空心弹的基本流场特性,基本上分为两种情况,一个是阻塞时的高阻力状态,另一个是未阻塞时的低阻飞行状态。研究并发现了出现阻塞的两个关键因素,一为弹体参数,包括喉道与入口截面积之比i,,入口内锥角θ和前缘厚度h,二为外界条件马赫数和攻角。本文研究了空心弹的三个弹体参数导致其阻塞的临界值。随后对两组弹形参数的不同工况进行了数值仿真,得到了空心弹升阻力随马赫数以及攻角的变化规律,并发现空心弹不适合在Ma≤2.0的工况下飞行,因为此时极容易发生阻塞,此外还发现Ma=2.5时,攻角超过3°时混合锥角空心弹同样会引起阻塞现象而导致阻力剧增。利用以上研究结论,设计了一种较为实用的空心弹,并通过计算模拟得到了不同工况下的阻力变化。研究了弹托位于弹尾不同位置时的稳态流场情况,发现弹托对弹体阻力影响很大。最后进行二维轴对称建模,采用重叠网格技术将流体控制方程与6-DOF运动方程耦合,对空心弹脱壳过程的流场以及气动力变化进行数值研究,发现脱壳初始阶段,弹体阻力波动较大,Ma=2.5时,弹体会出现较复杂的流场变化,在高马赫下空腔内气体压缩时间缩短。同时,脱壳过程弹体阻力会发生波动,只有当弹托移动到一定位置时达才达到稳定。